Способ получения белоксодержащего пищевого ингредиента
Method for producing a protein-containing food ingredient

Изобретение относится к пищевой промышленности и биотехнологическим методам получения белковой композиции из побочного сырья мясоперерабатывающей промышленности, которое может быть использовано при производстве изделий из мяса, например, мясных рубленых полуфабрикатов, деликатесных изделий, колбас, паштетов и других пищевых продуктов.
Известен способ получения белковой пищевой добавки (Патент №2226841, публ. 20.04.2004 г.) из вторичных продуктов птицеперерабатывающей промышленности. Он предусматривает измельчение мясокостного сырья на волчке, перемешивание с водой, обезжиривание на центрифуге, гидролиз ферментными препаратами при температуре 40-50°С и рН 6,5-7,8, отделение осадка от гидролизата на центрифуге, нагрев гидролизата до температуры 90-100°С, выдержку 10-15 минут и сушку на распылительной сушилке. Перед измельчением проводят термическую обработку исходного сырья в автоклаве при температуре 120-123°С давлении 0,1 МПа в течение 30 минут. Далее смешивают с водой при соотношении сырья и воды 1:15, соответственно. Перед ферментативным гидролизом доводят рН среды до 7,0-7,2 путем внесения 1 н. раствора гидроксида натрия. В качестве ферментного препарата используют раствор коллагеназы или протосубтилина Г10Х, который вносят из расчета 30-50 единиц протеолитической активности на 1 г белка обрабатываемого сырья. Продолжительность обработки - 2,5-3 ч.
Недостатком данного способа является использование высокой концентрации щелочи, применение которой приводит к рацемизации аминокислот в гидролизуемом сырье.
Известен способ получения белкового продукта (Патент №2016147468, публ. 05.06.2018 г.), предусматривающий измельчение сырья на резательной машине, гидролиз, охлаждение, нейтрализацию, фильтрацию и сушку. В качестве сырья используют колбасную белкозиновую оболочку, которую измельчают, заливают водным раствором соляной кислоты концентрацией 0,05% в соотношении 1:10, добавляют пепсин в количестве 3,0-3,5 г на 100 кг белковой оболочки при интенсивном перемешивании при температуре 40°С в течение 2,5-3 часов. Обводненное сырье гидролизуют 0,75-1% раствором соляной кислоты в соотношении 1:2,3-2,5 при температуре 125-130°С в течение 4-6 часов, нейтрализуют гидроксидом натрия до рН=6-7, выпаривают до содержания сухих веществ в продукте 30% и сушат при температуре 180-190°С.
Недостатком способа является длительность технологического процесса при достаточно высоких энергозатратах.
Наиболее близким является способ получения белкового гидролизата, в котором в качестве сырья используют свиную шкурку или спилки крупного рогатого скота (Патент №2458521, публ. 20.08.2012 г.).
Сырье подвергают предварительному гидролизу горячей водой, затем подвергают гидролизу гидроксидом натрия с концентрацией 0,03-0,5% при температуре 95-100°С и гидромодуле 1:(2-3) в течение 3-4 часов. Декантируют жидкую фазу, отделяют жир центрифугированием. Гомогенизируют с дальнейшим соединением фугата, гидролизуют в течение 1-1,5 часа с последующей нейтрализацией соляной кислотой до рН=6,5-7,0 и сушат.
Недостатком данного способа является неопределенное время водно-термического гидролиза, отсутствие препаратов, способствующих разрушению эпидермальных слоев сырья для сокращения времени гидролиза и получение белкового гидролизата пониженной биологической ценности (отсутствие триптофана в белковом гидролизате).
Задачей данного изобретения является увеличение глубины переработки побочных продуктов мясной отрасли, получение перевариваемой формы пищевого белоксодержащего ингредиента с полным набором незаменимых аминокислот.
Задача решается за счет того, что для получения пищевого белоксодержащего ингредиента предусматривают промывку сырья водой, ферментативную обработку, осветление, гидролиз, сушку, измельчение, охлаждение и упаковывание. В качестве сырья используют мясную обрезь в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур крупного рогатого скота. Сырье промывают водой температурой 20-25°С в течение 30 минут, проводят предварительную ферментативную обработку 1% раствором протосубтилина Г3Х или протепсина при соотношении 1: 2 к общей массе сырья в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами при температуре 33°С и выдерживают в течение 90-120 минут, осветляют 2,5% раствором пероксида водорода в соотношении 1: 2 в течение 0,5 часа, нагревают до температуры 60°С в слабом растворе гидроксида натрия (0,05%), выдерживают 1 час. После выдержки полученную пастообразную массу сушат в барабанном сушильном агрегате при температуре 135-140°С, затем измельчают на роторно-вихревой мельнице в потоке горячего воздуха до массовой доли влаги 8±2%, охлаждают и упаковывают.
Для ферментативной обработки использовали «Протосубтилин Г3Х» по ГОСТ 23636-90, вырабатываемый в условиях ООО ПО «Сиббиофарм» (г. Бердск, Новосибирская область), препарат микробной протеазы из Bacillus subtilis. Протосубтилин Г3Х представляет собой порошок, протеолитической активностью 120 ед/г. «Протепсин» по ТУ 9219-005-42789257, вырабатываемый в условиях ЗАО «Завод эндокринных ферментов» (п. Ржавки, Московская область). Протепсин представляет собой порошок, протеолитической активностью 100 ед/г.
Предлагаемый способ получения белкового продукта связан с тем, что данный вид побочных продуктов, полученный от убоя и первичной переработки скота, являясь ценным белоксодержащим сырьем, часто не выделяется и поступает в составе гольевого спилка на кожевенные заводы для выработки кожевенных изделий.
Применение скребкового аппарата при перемешивании и использование 1% растворов ферментных препаратов Протосубтилина Г3Х или Протепсина позволяет эффективно разрушать эпидермальные слои краевых участков шкур, сократить продолжительность предварительной обработки и облегчает доступ к коллагеновым белкам при последующей выдержке в растворе щелочи, концентрация которой 0,05% не способствует образованию рацематов аминокислот. Кроме того, применение щадящих режимов ферментативной обработки позволяет избежать потери таких компонентов, имеющихся в сырье, как глюкозамин и хондроитин, а использование малой концентрации химического реагента - применения дополнительных реагентов для нейтрализации обрабатываемого сырья перед последующими операциями. Понижение иди повышение концентрации ферментных препаратов является недостаточным или избыточным для проведения процесса предварительной обработки. Использование 2,5% раствора пероксида водорода позволяет избежать брака при выпуске ингредиента, поскольку велика вероятность использования краевых участков с остатками пигментации, полученных после зачистки сырья. Сушка полученной однородной студнеобразной массы с консистенцией вязкой пасты осуществляется в барабанной сушилке, а температура сушильного агента 135-140°С позволяет удалить 60-70% влаги. Дополнительное измельчение в роторно-вихревой мельнице обеспечивает позволяет получить измельченный продукт высокого качества и обеспечивает досушивание порошкообразного ингредиента до массовой доли влаги 8±2%. Охлаждение порошка до комнатной температуры не позволит образоваться конденсату на поверхности упаковки, что приводит к комкованию и снижению качества пищевого ингредиента.
Полученный пищевой ингредиент в виде порошка светло-бежевого - белого цвета может использоваться в составе пищевых продуктов из мяса, начинок в изделиях из теста и других видах продуктов питания. На содержание аминокислот и функционально-технологических свойств ингредиента оказывают влияние тип, вид сырья и возраст животных. Выработанный из мясной обрези краевых участков шкур быков ингредиент, не требующий для производства дополнительной комплектовки и сортировки краевых участков по развесам, с минимальными экономическими затратами на дополнительные операции, имеет следующий аминокислотный состав (%): незаменимые аминокислоты: валин - 13,57±5,43, гистидин - 1,30±0,65, лейцин, изолейцин - 4,28±1,11, лизин - 4,67±1,59, метионин - 0,38±0,13, тирозин -0,38±0,11, треонин - 1,62±0,65, триптофан - 0,30±0,12, фенилаланин - 2,03±0,61. Перевариваемость ингредиента составила 97%. Примеры осуществления способа.
Пример 1. Пищевой белоксодержащий ингредиент получают следующим образом. Мясную обрезь в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур быков, промывают водой температурой 20-25°С в течение 30 минут, обрабатывают 1%-ым раствором ферментного препарата Протосубтилин Г3Х или Протепсин при соотношении 1: 2 к общей массе сырья в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами при температуре 33°С и выдерживают в течение 90-120 минут, осветляют 2,5% раствором пероксида водорода в соотношении 1: 2 в течение 0,5 часа, нагревают до температуры 60°С в слабом растворе гидроксида натрия (0,05%), выдерживают 1 час. После выдержки полученную пастообразную массу сушат в барабанном сушильном агрегате при температуре 135-140°С, затем измельчают на роторно-вихревой мельнице в потоке горячего воздуха до массовой доли влаги 8±2%, охлаждают и упаковывают.
3
3
3
При выдержке 90 минут количество суммарных пептидов после обработки Протосубтилином Г3Х составит, соответственно, 29 мкг/см, выдержке 120 минут - 42 мкг/см. Увеличение продолжительности предварительной обработки до 5 часов приводит к повышению показателя до 56 мкг/см.
3
Пример 2. Аналогичен примеру 2, отличаясь тем, что для предварительной обработки используется 1%-ый ферментный препарат Протепсин. Суммарное количество пептидов при выдержке 90, 120 и 300 минут составляет, соответственно, 32, 48 и 64 мкг/см. Более интенсивная динамика накопления суммарных пептидов при обработке Протепсином показывает прохождение реакции частичного гидролиза в сырье, что способствует выходу ценных белковых веществ в раствор, увеличивает потери в ходе обработки и снижает рентабельность производства.
Пример 3. Аналогичен примеру 1. Время предварительной ферментативной обработки мясной обрези в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур быков и коров, составляет 120 минут. Предел прочности для ингредиента из сырья быков и коров составляет, соответственно, 940 Н и 450 Н, влагосвязывающая способности, соответственно, в холодной воде - 1100 и 700%, в горячей -2500 и 1400%.
Полученный по предлагаемому способу продукт может найти применение в производстве пищевых продуктов, в составе композиционных рецептур пищевых ингредиентов различного назначения.