СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА
PROTEIN HYDROLYSATE MANUFACTURING METHOD

Изобретение относится к мясной промышленности, в частности касается производства белкового гидролизата коллагена как продукта пищевого назначения.
Известен способ получения белкового гидролизата из кератинсодержащего сырья, предусматривающий гидролиз сырья соляной кислотой с последующей нейтрализацией гидроксидом натрия, чистку и сушку белкового гидролизата. Перед гидролизом соляной кислотой сырье гидролизуют гидроксилом натрия при температуре 120-130°C в течение 1-2 часов. Гидроксид натрия используют концентрацией 5-15%. После предварительного гидролиза гидроксидом натрия кератиносодержащее сырье измельчают. Массовое отношение сырья к соляной кислоте составляет 1:3 /1/.
Недостатком данного способа является то, что при таких режимных параметрах конечный продукт не будет обладать требуемыми функционально-технологическими свойствами. Высокое содержание соли в готовом продукте ограничивает использование его в пищевой промышленности. Кроме того, высокие концентрации реагентов приводят к высокой стоимости конечного продукта.
Известен способ получения белкового гидролизата, который включает гидролиз сырья соляной кислотой с предварительным гидролизом гидроксидом натрия концентрацией 0,5-1,0% при температуре 90-110°C и гидромодуле 1:(1-2) в течение 4-5 часов. Далее осуществляют декантацию жидкого щелочного гидролизата, твердый мясокостный осадок гидролизуют 5-10% соляной кислотой при температуре 110-120°C и гидромодуле 1-(1:2) с последующим объединением щелочного и кислотного гидролизатов /2/.
Данный способ получения гидролизата осуществляется таким образом, что конечный продукт не обладает функционально-технологическими свойствами и может быть использован только как белковая добавка в сухих продуктах быстрого приготовления.
Известен способ приготовления белкового гидролизата из свиных шкурок с использованием препарата «Протепсин». Приготовление белкового препарата из свиной шкурки предусматривает предварительную варку в течение 4 часов с водой 1:1,5; затем ее измельчение на волчке с диаметром отверстий решетки 2-3 мм, гомогенизирование с водой при гидромодуле 1:2, прогревание смеси до 40°C и гидролиз ферментным «Протепсином» В конце смеси обрабатывают для инактивации ферментного препарата /3/.
Недостатком данного способа является то, что ферментные препараты не дают стабильности по технологическим свойствам конечного продукта. Кроме того, конечный продукт будет иметь посторонний запах и вкус.
Предлагаемое изобретение направлено на повышение технологических свойств конечного продукта, а именно повышение желирующей, влаго- и жироудерживающей способности, что обеспечивает использование в пищевой промышленности. в частности при производстве мясных продуктов, например колбас, паштетов, пельменей, блинчиков с мясной начинкой.
Цель достигается за счет того, что в способе получения белкового гидролизата, включающем отбор сырья, предварительный гидролиз горячей водой, декантацию жидкой фазы, гомогенизацию и сушку, в качестве сырья используют свиную шкуру или спилки крупного рогатого скота (КРС), после гидролиза горячей водой проводят гидролиз гидроксидом натрия концентрацией 0,03-0,5% при температуре 95-100°С и гидромодуле 1:(2-3) в течение 3-4 часов. После декантации жидкой фазы отделяют жир центрифугированием, гомогенизацию производят с дальнейшим соединением фугата и продолжают процесс. Процесс гидролиза продолжают 1-1,5 часа с последующей нейтрализацией соляной кислотой до pH=6,5-7,0.
Анализ структурного и химического состава гидролизата свиных шкурок и списка КРС свидетельствуют о том, что гидролизат этих продуктов будет обладать функционально-технологическими свойствами.
Для получения требуемых технологических свойств гидролизата коллагена следует анализировать энергию связи в структурах коллагена. Следует учесть, что коллаген свиных шкурок и спилок КРС - белок весьма специфического строения, характеризующийся некоторыми особенностями аминокислотного состава: 0,25 всех аминокислот составляет глицин, 0,25 - иминокислот (пролин и оксипролин). Белок обладает специфической для него пространственной структурой или конфигурацией. Эта специфичность проявляется в первичной, вторичной, третичной и четвертичной структуре. В первичной и четвертичной структурах коллагена отмечается сильная ковалентная связь. Вторичная и третичная структуры связаны электрическими взаимодействиями, значительно более слабыми, чем ковалентная связь. Поэтому, в присутствии гидроксида натрия, как катализатора, нарушается целостность вторичной и третичной структур, а в первичной и четвертичной структурах связи остаются неизменными, что приводит к тому, что молекулярная масса практически не меняется. При нарушении первичной и четвертичной структур молекулярная масса коллагена в гидрализате начинает уменьшаться, что связано с ухудшением функционально-технологических свойств /4/.
3
В предлагаемом способе концентрация гидроксида натрия 0,03-0,50% является достаточной для нарушения вторичной и третичной структуры белка, но при этом первичная и четвертичная структуры белка нарушается слабо, что, в свою очередь, обеспечивает получение технологических свойств. Как будет показано на примерах, при малой концентрации гидроксида натрия технологические свойства гидрализата - высокие, выход продукта мал, а при высоких значениях концентрации - наоборот. При концентрациях гидроксида натрия свыше 0,3% функционально-технологические свойства гидролизата существенно понижаются: упругость до 10-15 кПа, вязкость при температуре +50°C до 1,2·10 Па·с. Однако именно эти показатели оптимальны для использования гидролизатов в паштетах, которые должны сохранять намазывающую структуру или сырокопченых колбасах, при этом не увеличивается время сушки. При проведении гидролиза при температуре выше 100°C в течение более 4 часов нарушается четвертичная и первичная структура белка, ухудшаются функциональные свойства готового продукта. А при проведении гидролиза при температуре 95°C и времени менее 3 часов в процессе гидролиза не достаточно энергии для нарушения вторичной и третичной структуры белка.
При значении гидромодуля менее 1 проявляется большая вязкость продукта, что ведет к его подгару, а при значениях гидромодуля более 4 - концентрация гидролизата резко уменьшается, что приводит к увеличению затрат при последующем процессе сушки.
Продолжение гидролиза после гомогенизации необходимо для получения однородной структуры гидролизата. За время гидролиза 1-1,5 часа получаем продукт с требуемыми технологическими свойствами.
Завершается процесс получения белкового гидролизата нейтрализацией соляной кислотой и сушкой готового продукта.
Предлагаемый способ применим только для коллагенсодержащего сырья, в качестве которого предложены свиные шкурки и спилки КРС, а не для кератиносодержащего сырья. При другом диапазоне параметров получается продукт без соответствующих функциональных свойств. Промышленные испытания показали, что при внесении 18% сухого белкового гидролизата, полученного по данной технологии, в паштеты, блинчики, пельмени с мясной начинкой, при их хранении при температуре минус 18°C в паштетах и начинках не наблюдается кристаллообразования. Это приводит к резкому уменьшению времени замораживания и, как следствие, к снижению энергозатрат.
Примеры осуществления способа получения белкового гидролизата.
Примеры 1.
2
-3
В варочный котел загружается свиная шкурка в количестве 32 кг и доливается питьевая вода в количестве 64 кг. Доводится до кипения и вносится малыми порциями 96 г (0,15%) гидроксида натрия, перемешивается и при слабом кипении процесс проходит в течение 4 часов. Затем осуществляется декантация жидкой фазы, центрифугированием отделяется жир, изымается не растворившаяся шкурка, которая и куттеруется в течение 5 минут. Вместо куттера можно использовать эмульситатор. Измельченная шкурка соединяется с раствором и процесс гидролиза продолжается еще в течение 1 часа, затем добавляется соляная кислота малыми порциями при перемешивании до достижения pH=6,5-7,0. При этом упругость геля гидролизата составит 2 кПа; прочность - 450 г/см; вязкость при температуре +50°C - 3,0-10 Па·с; молекулярная масса - 700000 г/моль; влагоудерживающая способность 1:14; жироудерживающая способность 1:3; концентрация сухого компонента в гидролизате 14%.
Пример 2.
2
-3
В варочный котел загружается свиная шкурка в количестве 32 кг и доливается питьевая вода в количестве 64 кг. Доводится до кипения и вносится малыми порциями 48 г (0,075%) гидроксида натрия, перемешивается и при слабом кипении процесс проходит в течение 4 часов. Затем осуществляется декантация жидкой фазы, центрифугированием отделяют жир, изымается не растворившаяся шкурка, которая и куттеруется в течение 5 минут. Вместо куттера можно использовать эмульситатор. Измельченная шкурка соединяется с раствором и процесс гидролиза продолжается еще в течение 1 часа, затем добавляется соляная кислота малыми порциями при перемешивании до достижения pH=6,5-7,0. При этом упругость геля гидролизата составит 23 кПа; прочность - 924 г/см; вязкость при температуре +50°C - 16·10 Па·с; молекулярная масса - 700000 г/моль; влагоудерживающая способность 1:10; жироудерживающая способность 1:2; концентрация сухого компонента в гидролизате 6%.
Пример 3.
2
-3
В варочный котел загружается свиная шкурка в количестве 32 кг и доливается питьевая вода в количестве 64 кг. Доводится до кипения и вносится малыми порциями 192 г (0,3%) гидроксида натрия, перемешивается и при слабом кипении процесс проходит в течение 4 часов. Затем осуществляется декантация жидкой фазы, центрифугированием отделяется жир, изымается не растворившаяся шкурка, которая и куттеруется в течение 5 минут. Вместо куттера можно использовать эмульситатор. Измельченная шкурка соединяется с раствором и процесс гидролиза продолжается еще в течение 1 часа, затем добавляется соляная кислота малыми порциями при перемешивании до достижения pH=6,5-7,0. При этом упругость геля гидролизата составит 12 кПа; прочность - 13 г/см; вязкость при температуре +50°C - 1,1·10 Па·с; молекулярная масса - 4500000 г/моль; влагоудерживающая способность 1:4; жироудерживающая способность 1:1; концентрация сухого компонента в гидролизате 14,5%.
Пример 4.
2
-3
В варочный котел загружаются спилки КРС в количестве 32 кг и доливается питьевая вода в количестве 64 кг. Доводится до кипения и вносится малыми порциями 96 г (0,15%) гидроксида натрия, перемешивается и при слабом кипении процесс проходит в течение 4 часов. Затем осуществляется декантация жидкой фазы, изымаются не растворившиеся спилки КРС, которые и куттеруются в течение 5 минут (после декантации при необходимости возможно отделение жира). Вместо куттера можно использовать эмульситатор. Измельченные спилки КРС соединяются с раствором и процесс гидролиза продолжается еще в течение 1 часа, затем добавляется соляная кислота малыми порциями при перемешивании до достижения pH=6,5-7,0. При этом упругость геля гидролизата составит 35 кПа; прочность - 950 г/см; вязкость при температуре +50°C - 3,8·10 Па·с молекулярная масса - 700000 г/моль; влагоудерживающая способность - 1:14; жироудерживающая способность - 1:3; концентрация сухого компонента в гидролизате - 14%.
Литература
1. Патент РФ №2206231, публ. 17.07.2001 г.
2. Патент РФ №2289945, публ. 27.12.2006 г.
3. Л.В. Антипова и др. Перспективы применения препарата "Протепсин" при производстве мясных продуктов. Мясная индустрия. 2006. -№9, с.35-37.
4. Куцакова В.Н. и др. Зависимость технологических свойств гидролизатов коллагена от концентрации катализатора. Хранение и переработка сельхозсырья. - №12. - 2009. - с.20-22.