СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА
METHOD OF PRODUCING PROTEIN HYDROLYSATE

Изобретение относится к кожевенной промышленности и может быть использовано при обработке сырьевых отходов с целью получения экологически чистого белкового гидролизата, обогащенного макро- и микроэлементами бишофита для применения в медицине, при производстве косметических продуктов, в качестве кормовой добавки в рационе скота и органоминеральной добавки для внекорневой подкормки растений.
Известен способ получения гидролизата из твердых хромсодержащих отходов кожевенного производства, включающий раздублирование, ферментативную обработку в четыре стадии: на первой стадии - водным раствором пепсина 0,1-5,0 г/л в течение 1-6 ч при температуре 30-40°С, на второй стадии - водным раствором щавелевой кислоты 1-20 г/л в течение 1-24 ч при температуре 10-30°С, на третьей стадии - водным раствором нейтральной или щелочной протеазы 0,1-15,0 г/л в течение 1-6 ч при температуре 30-40°С, на четвертой стадии - водным раствором уксусной кислоты 40-80 г/л в течение 20-100 ч при температуре 10-30°С (пат. РФ N2249047, C12S 3/00, 7/00, A23J 1/10, 2003).
К причинам, препятствующим достижению заданного технического результата, относится сложность обработки отходов кожевенного производства, связанная с применением ферментов и кислот.
Полученный таким образом гидролизат невозможно использовать в качестве корма для скота и органоминеральной добавки для внекорневой подкормки растений, а также при производстве косметических продуктов и в медицине в связи с наличием токсичного оксида хрома.
Известен способ получения белкового гидролизата, который предусматривает обработку недубленых коллагенсодержащих отходов в течение 2-3 ч при температуре 90-110°С в водном растворе гидроксида натрия, взятом в количестве 3-5% от массы отходов при жидкостном коффициенте, равном 1 (пат. РФ N2375385, С08Н 1/06, C12S 3/00, 2009).
Недостатком данного способа является высокая концентрация щелочи в растворе (до 3-5%), что ограничивает возможность его использования в медицине, при производстве косметических продуктов, в качестве кормовой добавки в рационе скота и органоминеральной добавки для внекорневой подкормки растений.
В качестве прототипа выбран способ получения белкового гидролизата, в котором отходы кожевенного сырья промывают и подвергают щелочно-пероксидной обработке в водном растворе гидроксида натрия и пероксида водорода при их расходе соответственно 2,0-3,0% и 1,6-1,8% от массы отходов. Затем осуществляют гидролиз ферментным препаратом Савиназа, полученным из генетически модифицированной культуры Bacillus, в присутствии сульфата аммония при расходе ферментного препарата и сульфата аммония соответственно 0,2-2,0% и 1,3-1,5% от массы отходов (пат. РФ N2283351, С14С 1/00, С08Н 1/06, 2005).
Использование гидроксида натрия при получении белкового гидролизата без последующего его удаления не позволяет получить экологически чистый продукт, массовая доля белковых веществ в сухом остатке гидролизата составляет не более 94,1%, что ограничивает использование его в чистом виде в медицине, при производстве косметических продуктов и в качестве кормовой добавки в рационе скота и органоминеральной добавки для внекорневой подкормки растений.
Задачей предлагаемого технического решения является получение экологически чистого белкового гидролизата, обогащенного макро- и микроэлементами бишофита, для последующего его применения в медицине, при производстве косметических препаратов, в качестве кормовой добавки в рационе скота и органоминеральной добавки для внекорневой подкормки растений.
Техническим результатом предлагаемого изобретения является получение экологически чистого белкового гидролизата с количественным выходом и расширение областей его практического применения.
Указанный технический результат достигается тем, что в данном способе получения белкового гидролизата путем промывки и обработки сырьевых отходов кожевенного производства обработку осуществляют в две стадии: на первой стадии отходы обрабатывают экстрагирующим растворителем, выбранным из группы сложных эфиров, при температуре кипения растворителя с последующей сушкой, а на второй стадии их обрабатывают ненасыщенным водяным паром, полученным в результате кипения 1-32% водного раствора бишофита.
В качестве экстрагирующего растворителя используются сложные эфиры, например метилацетат, этилацетат, бутилацетат, обладающие низкой токсичностью, высокой летучестью и позволяющие в дальнейшем получить экологически чистый белковый гидролизат.
Полученный технический результат обусловлен появлением высокой пористости кожи в результате экстракции жира сложными эфирами уксусной кислоты на первой стадии, поскольку сложные эфиры обладают хорошей способностью растворять жир.
Наличие такой пористости приводит к увеличению поверхности контакта водяного пара и конденсированной воды с поверхностью кожи и тем самым обеспечивает гидролиз коллагена и максимальное извлечение экологически чистого коллагена при данных условиях.
Использование на второй стадии раствора бишофита позволяет получить белковый гидролизат, обогащенный макро- и микроэлементами бишофита.
Выбранная концентрация бишофита 1-32% в растворе обусловлена тем, что концентрация бишофита в растворе менее 1% приводит к незначительному содержанию минеральных веществ в органоминеральном комплексе. Увеличение концентрации бишофита в растворе более 32% затрудняет экстракцию белковых веществ из отходов кожи.
Заявленный способ осуществляют следующим образом: измельченные недубленые коллагенсодержащие отходы кожевенного производства промывают проточной водой, высушивают и помещают в экстракционную камеру аппарата Сокслетта, а в колбу заливают экстрагирующий растворитель и осуществляют его нагрев до температуры кипения. Процесс проводят до полной экстракции жира. Далее обезжиренные отходы высушивают до постоянной массы, затем помещают в экстракционную камеру аппарата Сокслетта, а в колбу заливают 1-32% водный раствор бишофита и осуществляют его нагрев до температуры кипения. Процесс проводят до полного извлечения коллагена.
Изобретение иллюстрируется следующими примерами:
Пример 1. Измельченные недубленые коллагенсодержащие отходы кожевенного производства промывают проточной холодной водой для придания чистоты, высушивают. Затем помещают в количестве 80 грамм в экстракционную камеру аппарата Сокслетта. В колбу объемом 0,5 л заливают метилацетат объемом 300 мл и осуществляют нагрев растворителя до температуры кипения 57,2°С. Процесс осуществляют до полной экстракции жира в течение 5 часов. Далее обезжиренные отходы высушивают до постоянной массы и помещают в экстракционную камеру аппарата Сокслетта, а в колбу заливают 1% водный раствор бишофита объемом 200 мл и осуществляют его нагрев до температуры кипения. Процесс проводят до полного извлечения коллагена в течение 4 часов.
Пример 2. Получение белкового гидролизата осуществляют аналогично примеру 1. В качестве экстрагирующего растворителя на первой стадии используют этилацетат с температурой кипения 77,15°С. Экстракцию жира проводят в течение 4 часов. Для экстракции коллагена используют 16% водный раствор бишофита.
Пример 3. Получение белкового гидролизата осуществляют аналогично примеру 1. В качестве экстрагирующего растворителя на первой стадии используют бутилацетат с температурой кипения 126,3°С. Экстракцию жира проводят в течение 3 часов. Для экстракции коллагена используют 32% водный раствор бишофита.
Качественные показатели полученного гидролизата в сравнении с гидролизатом по прототипу приведены в таблице.
Показатели
Примеры
Прототип
1
2
3
Степень извлечения коллагена, %
97,6
98,0
98,6
94,1
Соотношение белковых веществ и минеральных солей в органоминеральном комплексе, %
97,25/2,75
66,67/33,33
50/50
-
Использование предложенного способа позволяет получить экологически чистый белковый продукт с более высокой степенью извлечения коллагена по сравнению с прототипом.