СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОДИФИЦИРОВАННОГО БЕЛКОВО-АЛЕЙРОНОВОГО ПРОДУКТА
MODIFIED PROTEIN-ALEURONIC PRODUCT PRODUCTION METHOD

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения модифицированного белкового продукта из семян подсолнечника.
По традиционной схеме получения белковых продуктов из вторичных продуктов переработки масличного сырья белки экстрагируют из шрота кислыми или щелочными экстрагентами с последующим осаждением белка из раствора в изоэлектрической точке, нейтрализацией, сушкой белкового продукта и последующей модификацией его функциональных свойств (Растительный белок (пер. с франц.) - M.: Агропромиздат, 1991 - с.516, 522).
Известен способ получения концентрата белков из растительного сырья, включающий стадии измельчения сырья, смешивание его с водой, подкисление среды до рН=4.5-4.6, экстракцию балластных веществ, разделение жидкой и твердой фракции центрифугированием, промывку твердого осадка белка, обезвоживание сушкой, измельчение до размера частиц 100 мкм, смешивание сырья с водой в соотношении (0,9-1,1):(3,9-4,1). В процессе экстракции балластных веществ ведется обработка смесью ферментных препаратов амилосубтилин ГЗх в количестве 0,5-0,6% к массе сырья и глюкаваморин ГЗх в количестве 1,6-2,0% к массе сырья при 50-55°С в течение 5,0-5,5 ч. Выделение белка из жидкой фракции осуществляют методом изоэлектрического осаждения с последующим отделением твердого осадка белков центрифугированием (RU, №2174757).
Недостатком данного способа является высокая продолжительность и многостадийность процесса, необходимость использования нескольких ферментных препаратов, что в итоге удорожает продукт.
Известен способ получения белкового изолята из семян масличных культур, который включает: экстракцию муки масличных семян при температуре 5°С, получение водного белкового раствора, имеющего значение pH от 5 до 6,8, отделение водного белкового раствора от остаточной муки, подачу водного белкового раствора в процессе селективного разделения на мембране с целью повышения концентрации белка в водном белковом растворе до 50-250 г/л при поддержании постоянной ионной силы. Непрерывно смешивают белковый раствор с охлажденной водой, смесь подают в емкость-отстойник, осаждают белковую мицеллу до накопления клейкой, студенистой, белковой мицеллярной массы и извлекают белковую мицеллярную массу из емкости-отстойника (RLJ, заявка №2004118486).
Недостатками данного способа является большое количество технологических операций, которые приводят к усложнению технологического процесса получения белковых продуктов.
Известен также способ изготовления муки из семян хлопчатника жидкостным циклонным методом, который включает в себя следующие технологические операции: получение цельной и дробленной мезги, флотацию госсиполсодержащих пигментных желез неполярными растворителями путем дифференциального осаждения в специальных резервуарах (одновременное удаление пигментных желез, липидов и концентрация белка), перегонку размолотой взвешенной в гексане массы через жидкостный циклон (отделение ситового схода, освобождение от желез), фильтрацию, промывку для удаления масла, отгонку растворителя, сушку, стерилизацию и упаковку (Белки семян зерновых и масличных культур (перевод с англ.) - М.: «Колос», 1977, - с.220-221).
Недостатком данного способа является наличие большого количества стадий технологического процесса, сложность аппаратурного оформления для получения белкового продукта.
Задачей изобретения является разработка способа получения модифицированного белково-алейронового продукта с высокой биологической ценностью, улучшенным аминокислотным составом и функциональными свойствами.
Техническим результатом является повышение жироудерживающей, пенообразующей способностей и стойкости пены выделенного белково-алейронового продукта и сокращение времени ферментации.
Технический результат достигается тем, что способ получения модифицированного белково-алейронового продукта из семян подсолнечника предусматривает отделение семян от плодовой оболочки, измельчение, обезжиривание гексаном на холоду с последующим отделением растворителя, просеивание через сита с отверстиями 226 мкм, 219 мкм, 165 мкм с отделением алейроновых зерен и выбором из них фракции с наибольшим содержанием алейронового зерна, ее ферментативный гидролиз путем обработки препаратом с высокой протеиназной активностью в количестве 1:(3-4) по массе в течение 30-40 минут при температуре 20-30°С с последующим выдерживанием при температуре 85±5°С в течение 5-10 минут для остановки гидролиза, сушку полученной массы до влажности 8-10%, причем препарат с высокой протеиназной активностью получают из семян сои, которую обрабатывают 0.05% раствором лимонной кислоты, а затем подвергают проращиванию при температуре 25-27°С и влажности 150-200% в течение 96 часов, измельчают, экстрагируют при гидромодуле 1:(4-5) по массе, температуре 10°С в течение 60 минут и фильтруют.
Способ предусматривает приготовление и использование препарата с высокой протеиназной активностью из семян сои. Для этого семена обрабатывают 0.05% раствором лимонной кислоты для нейтрализации микрофлоры, увлажняют до влажности 150-200%, затем проращивают при температуре 25-27°С в течение 96 часов с целью активации комплекса протеолитических ферментов семян сои, последовательно действующих на различные участки полипептидной цепи белков семян, по истечению указанного времени пророщенные семена измельчают и заливают дистиллированной водой в соотношении 1:(4-5) по массе и выдерживают при температуре 10°С в течение 60 минут. Эти условия необходимы для более полного извлечения из семян комплекса протеолетических ферментов. Полученную суспензию подвергают фильтрации, фильтрат используют как комплексный ферментный препарат протеиназ.
Подбор соответствующих температурных режимов прорастания семян, используемых для приготовления ферментной вытяжки, обусловлен известной резистентностью запасных белков к действию протеолитических ферментов, что объясняется либо отсутствием в начальный период прорастания специфических протеаз, либо структурными особенностями нативных запасных белков, препятствующими их протеолитическому расщеплению, возможно, что и оба эти обстоятельства могут быть причиной, обусловливающей указанный "лаг-период" в распаде запасных белков при прорастании.
Выбранный температурный режим уже через 24-36 часов после замачивания активирует специфические протеазы а именно протеазы А, отщепляющие один или два коротких пептида, после чего вся молекула, возможно вследствие конформационных изменений под влиянием протеолиза, становится доступной и для других протеаз (протеазы В и С), расщепляющих запасные белки до крупных пептидов. Схема конфигурации конформационного изменения изображена на чертеже.
Таким образом, предопределяется строгая последовательность в действии отдельных протеаз, необходимая для ферментативного гидролиза белкового продукта.
Для получения модифицированного белково-алейронового продукта семена подсолнечника отделяют от плодовой оболочки, измельчают и обезжиривают гексаном на холоду, после полного удаления растворителя полученный продукт фракционируют на системе сит с отверстиями 226 мкм, 219 мкм, 165 мкм. Материал, прошедший через сита с отверстиями данной величины (проход) по химическому составу соответствует фракциям алейроновых зерен.
Ферментативный гидролиз осуществляют путем непосредственного контакта препарата с высокой протеиназной активностью, полученного предложенным путем, и белково-алейроновой муки в соотношении 1:(3-4) по массе при температуре 20-30°С в течение 30-40 минут. Количество ферментной вытяжки, взятой для модификации, коррелирует со степенью гидролиза запасных белков и влияет на формирование у белкового продукта определенных функциональных свойств.
Применение ферментной вытяжки протеиназ из проращенных семяь сои для ферментативной модификации белков подсолнечных семян приводит к расщеплению пептидных связей в гидрофильных участках полипептидной цепи запасного белка - глобулина и изменению характеристик белково-алейронового продукта, улучшению его аминокислотного состава. В таблице 1 представлена сравнительная характеристика аминокислотного состава одной из трех полученных фракций, содержащей наибольшее количество общего азота. А также в таблице 2 приведены характеристики функциональных свойств этой же фракции до и после модификации жироудерживающей способности, пенообразующих свойств и стойкости пены.
Последующая инактивация действия ферментного комплекса проводится при температуре 85±5°С в течение 5-10 минут. После инактивации полученный модифицированный белково-алейроновый продукт сушат до влажности 8-10%. Примеры конкретного выполнения
Пример 1
Семена подсолнечника высокобелкового сорта СПК (сорт подсолнечника кондитерский) отделяют от плодовой оболочки, измельчают в лабораторной мельничке, обезжиривают гексаном на холоду до полного удаления жира. Полученную белковую муку пропускают через систему сит с отверстиями 226 мкм, 219 мкм, 165 мкм. Материал, прошедший через сита с отверстиями данной величины (проход), по химическому составу соответствует фракциям алейроновых зерен. Из полученных фракций, содержащих в своем составе алейроновые зерна, выбираем фракцию с размерами частиц 219 мкм - 165 мкм, как наиболее богатую белком (определение содержания белка ведется при помощи метода Кьельдаля). В полученную фракцию вводим препарат с высокой протеиназной активностью в количестве 1:4 по массе и выдерживаем в течение 40 минут при температуре 30°С. Затем для остановки гидролиза полученную массу выдерживаем при температуре 90°C в течение 10 минут. Для получения препарата с высокой протеиназной активностью используют проращенные семена сои, которые перед проращиванием обрабатывают 0,05% раствором лимонной кислоты при гидромодуле 1:2, затем увлажняют до влажности 150% и подвергают проращиванию при температуре 27°С в течение 96 часов. Затем пророщенные семена измельчают, экстрагируют при гидромодуле 1:5 по массе, выдерживают при температуре 10°С в течение 60 минут. Аминокислотный состав и функциональные свойства приведены в таблице 1 и 2.
Пример 2
Исходное сырье и последовательность технологических операций, как в примере 1. Количество препарата с высокой протеиназной активностью 1:3 по массе и выдерживаем в течение 30 минут при температуре 20°С. Затем для остановки гидролиза полученную массу выдерживаем при температуре 80°С в течение 5 минут. Измельченные семена сои экстрагируют при гидромодуле 1:4 по массе, выдерживают при температуре 10°С в течение 60 минут. Аминокислотный состав и функциональные свойства приведены в таблице 1 и 2.
Пример 3
Исходное сырье и последовательность технологических операций, как в примере 1.
Количество препарата с высокой протеиназной активностью 1:3,5 по массе и выдерживаем в течение 35 минут при температуре 25°С. Затем для остановки гидролиза полученную массу выдерживаем при температуре 85°С в течение 7 минут. Измельченные семена сои экстрагируют при гидромодуле 1:4,5 по массе, выдерживают при температуре 10°С в течение 60 минут. Аминокислотный состав и функциональные свойства приведены в таблице 1 и 2.
Таблица 1
Сравнительная характеристика аминокислотного состава модифицированного белково-алейронового продукта из семян подсолнечника сорт СПК
Аминокислоты, г/кг
Продукт, полученный по предложенный способу
До модификации
Пример 1
Пример 2
Пример 3
Лизин
19,41
18,31
17,41
15,62
Фенилаланин
28,73
25,73
24,33
24,57
Лейцин
21,32
20,11
19,78
12,18
Изолейцин
27,77
26,12
25,90
25,78
Метионин
11,85
10,91
10,87
10,37
Валин
15,92
13,11
12,46
11,22
Тирозин
5,71
4,71
4,12
3,39
Аргинин
55,40
52,43
51,32
50,12
Пролин
31,22
28,51
28,13
26,26
Треонин
35,77
34,83
34,97
34,79
Гистидин
7,71
6,12
5,96
5,88
Глицин
10,13
9,11
8,84
8,04
Серин
38,75
38,13
38,22
38,14
Глутаминовая кислота
79,12
77,11
75,98
75,60
Аспоргиновая кислота
23,15
22,87
22,87
22,72
Аланин
63,75
63,92
64,21
64,15
Относительная биологическая ценность,%
201,3
168,2
179,8
105,3
Таблица 2
Характеристика функциональных свойств модифицированного белково-алейронового продукта
Режимы модификации
Функциональные свойства, %
Жироудерживающая способность
Пенообразующая способность
Стойкость пены
До модификации
291
29
72
Модификация препаратом с высокой протеиназной активностью
Пример 1
324
38
105
Пример 2
307
31
84
Пример 3
315
34
92
Опытным путем подтверждено улучшение аминокислотного состава биологической ценности и функциональных свойств целевого продукта.
Заявленный способ получения модифицированного белково-алейронового продукта за счет предлагаемой совокупности существенных признаков позволяет достичь желаемый технический результат.