СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЭКСТРАКТА БЕЛКА, СТРУКТУРИРУЮЩЕГО ЛЕД ИЗ КЛУБНЕЙ ТОПИНАМБУРА
METHOD OF PRODUCTION OF PROTEIN EXTRACT STRUCTURE-FORMING ICE OUT OF GIRASOL TUBERS

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве белкового продукта из топинамбура для применения в технологии замороженных продуктов для снижения роста кристаллов льда в процессе длительного хранения.
Известен способ производства белков, структурирующих лед из лишайника рода Nephroma arcticum. Недостатком данного способа является то, что данный лишайник является редким на территории России и занесен в красную книгу, что не позволяет использовать его в промышленных масштабах для получения белков структурирующих лед [патент WO/2004/022700, США, МПК С07К 14/415 (2006, 01), C12N 15/82 (2006, 01), А61К 38/00 (2006, 01), заявл. 09.09.2003, опубл. 18.03.2004].
Наиболее близким по технической сущности является способ получения белков, структурирующих лед моркови. Данный способ предусматривает выращивание моркови в горшках в течение 12 недель, холодную акклиматизацию при +4°С в течение 4 недель, сбор моркови, промывку холодной водой, измельчение, получение морковного сока, который содержит белки, замораживание и хранение сока при -20°С. Также в данном изобретении рассмотрено применение полученного морковного сока в технологии мороженого для снижения роста кристаллов льда. Недостатком является то, что белки, структурирующие лед, получены не в чистом виде, а входят в состав сока, что ограничивает применение их в мороженом, которое имеет белый цвет и обладает молочным вкусом и запахом, и других замороженных продуктов [патент WO/1998/022591, МПК A23G 9/32, С07К 14/415, C12N 15/82, заявл. 19.11.1996, опубл. 20.05.1998].
Задача изобретения - получение белкового экстракта из сырья, которое нетребовательно к условиям произрастания и может акклиматизироваться к температуре +4°С в полевых условиях, в частности топинамбура; улучшение показателей качества готового белкового экстракта, таких как содержание белка, цвет, вкус, запах, способствующего снижению размеров кристаллов льда.
Поставленная задача решается в способе получения экстракта белка, структурирующего лед, предусматривающем выращивание и акклиматизацию растительного сырья, сбор, транспортировку, очистку, измельчение, в котором согласно изобретению в качестве растительного сырья используют клубни топинамбура, после измельчения проводят экстракцию белков раствором 5-7% NaCl при периодическом перемешивании, центрифугирование при 8000 об/мин в течение 20 мин, диализ супернатанта, при этом экстракцию белков производят трехкратно солевым раствором, полученным после диализа супернатанта, при гидромодуле экстракции сырье:экстрагент 1:13-1:16, температуре +4°С в течение 30-45 мин, а полученные белковые растворы собирают в одну емкость.
Белки, структурирующие лед, - это белки, которые предотвращают рост кристалла льда в клетках, понижают температуру его образования и вырабатываются в период адаптации к низким температурам у различных видов рыб (черноперка, атлантическая треска, корюшка и др.), растений (морковь, брюссельская капуста, пшеница, рожь и др.), насекомых и грибах [Cheng C.C., Devries A.L. The Role of Antifreeze Glycopeptides and Peptides in the Freezing Avoidance of Cold-Water Fish / Life Under Extreme Conditions: Biochemical Adaptation. Ed. Guido di Prisco. Berlin: Springer-Verlag, 1991. 1-15; Griffith M, Ala P, Yang D.S. C, et al. Antifreeze protein produced endogenously in winter rye leaves. Plant Physiol. - 1992, 100 (2): 593-596; Scholander P.F., Vandam L., Kanwisher J.W., Hammell H.Т., Gordon M.S. (1957). Supercooling and osmoregulation in Arctic fish. J. Cell. Comp. Physiol. - 1957. - №49, 5-24]. Данные белки, полученные из различных источников, имеют различия по молекулярной массе и химическому составу.
Способ отличается от известных тем, что выращивание и акклиматизацию при +4°С растительного сырья с целью выработки белков, структурирующих лед, ведут в полевых условиях; после стадии измельчения растительного сырья проводят трехкратную экстракцию раствором 5-7% NaCl при гидромодуле экстракции 1:13-1:16 (сырье:экстрагент), температуре +4°С и в течение 30-45 мин при периодическом перемешивании.
Преимуществами предлагаемого способа перед существующими аналогами является использование в качестве источника белков, структурирующих лед, распространенного, нетребовательного к условиям произрастания и переносящего воздействие низких температур сырья; получение белкового экстракта, обладающего нейтральным вкусом и запахом.
Способ осуществляют следующим образом.
В качестве сырья используют топинамбур. Его выращивают и акклиматизируют при температуре +4°С в полевых условиях, затем клубни топинамбура собирают в ноябре месяце в бумажные мешки, транспортируют в условиях, поддерживающих температуру +4°С, очищают, измельчают до размера частиц 0,5 мм. Затем к измельченному сырью добавляют раствор 5-7% NaCl. Экстрагирование белка, структурирующего лед, проводят при температуре +4°С, гидромодуле экстракции 1:13-1:16 (сырье:экстрагент) в течение 30-45 мин при периодическом перемешивании. Экстракт белка отделяют от твердого осадка центрифугированием при 8000 об/мин в течение 20 мин. Затем полученный супернатант подвергают диализу. Солевой раствор, полученный после диализа, направляют на повторную экстракцию белка из твердого осадка по схеме, описанной выше. Супернатанты, полученные в процессе трехкратной экстракции, собираются в одну емкость.
Описываемый способ иллюстрируется следующими примерами.
Пример 1. Топинамбур выращивают и акклиматизируют при температуре +4°С в полевых условиях, затем клубни топинамбура собирают в ноябре месяце в бумажные мешки, транспортируют в условиях, поддерживающих температуру +4°С. Клубни очищают и измельчают до размера частиц 0,5 мм. Затем к 1 кг измельченного сырья добавляют 13 л раствора 7% NaCl. Процесс экстракции белка, структурирующего лед, проводят при температуре +4°С в течение 45 мин при периодическом перемешивании. Экстракт белка отделяют от твердого осадка центрифугированием при 8000 об/мин в течение 20 мин. Затем полученный супернатант подвергают диализу. Солевой раствор направляют на повторную экстракцию белка из твердого осадка по схеме, описанной выше. Супернатанты, полученные в процессе трехкратной экстракции, собираются в одну емкость.
Полученный экстракт белка представляет собой водный раствор белка, структурирующего лед, полученного из клубней топинамбура, который обладает нейтральным вкусом и запахом. Выход белка составляет 35% к исходному содержанию в сырье.
Пример 2. Топинамбур выращивают и акклиматизируют при температуре +4°С в полевых условиях, затем клубни топинамбура собирают в ноябре месяце в бумажные мешки, транспортируют в условиях, поддерживающих температуру +4°С. Клубни очищают и измельчают до размера частиц 0,5 мм. Затем к 1 кг измельченного сырья добавляют 16 л раствора 5% NaCl. Процесс экстракции белка, структурирующего лед, проводят при температуре +4°С в течение 30 мин при периодическом перемешивании. Экстракт белка отделяют от твердого осадка центрифугированием при 8000 об/мин в течение 20 мин. Затем полученный супернатант подвергают диализу. Солевой раствор направляют на повторную экстракцию белка из твердого осадка по схеме, описанной выше. Супернатанты, полученные в процессе трехкратной экстракции, собираются в одну емкость.
Полученный экстракт белка представляет собой водный раствор белка, структурирующего лед, полученного из клубней топинамбура, который обладает нейтральным вкусом и запахом. Выход белка составляет 38% к исходному содержанию в сырье.
Изобретение позволяет получить экстракт белка с выходом белка до 35-38%, обладающего нейтральным вкусом и запахом. Также в данном способе не используются агрессивные реагенты, в частности щелочи и кислоты. В ходе микроскопического исследования установлено, что полученный белок, структурирующий лед, способствует снижению размеров кристаллов льда (фиг.1, 2)
Из фиг.1 видно, что белок, структурирующий лед, способствует образованию кристаллов льда гораздо меньшего размера (фиг.2) по сравнению с кристаллами льда, образованными в 30% растворе сахарозы (фиг.1).