биологически активная добавка к пище и способ ее приготовления

Формула изобретения

1. Способ получения БАД к пище, предусматривающий приготовление гидролизатной среды на основе гидролизата белкового компонента, включающий ферментативный гидролиз, добавление уксусной кислоты, кипячение, фильтрацию, разведение, введение в гидролизат стабилизирующих добавок, стерилизацию полученной гидролизатной среды, введение суточной культуры микроорганизмов, их культивирование, отличающийся тем, что для получения гидролизата белкового компонента используют сырье животного и/или растительного происхождения, при ферментативном гидролизе проводят один этап в кислой среде с использованием пепсина, другой - в щелочной среде с использованием панкреатина с концентрацией 5-10 г/л, из полученного гидролизата с выходом не менее 82% и содержанием аминокислот 2,2-2,5 г/л готовят гидролизатную среду с введением в гидролизат стабилизирующих добавок в количестве не менее 0,59 об.%, в том числе при концентрации, г/л:

Агар-агар - 0,8-2,0

Хлористый натрий - 2,0-5,0

Пептон - 2,5-15,0

Цистин или цистеин солянокислый - 0,15-0,5

Аскорбиновая кислота - 0,3-0,5

Лактулоза или лактоза - 0,15-15

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве белкового компонента растительного происхождения используют экстракт водорослей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве белкового компонента для приготовления гидролизатной среды используют смесь компонентов животного и растительного происхождения в соотношении 1:0,1-9,0.

4. Биологически активная добавка (БАД) к пище, полученная способом по п. 1, включающая гидролизатную среду, приготовленную на основе гидролизата и стабилизирующих добавок, и суточные культуры микроорганизмов Bifidumbacterium, Lactobacillus, Streptococcus, при этом добавка содержит компоненты в следующем соотношении, об.%:

Гидролизат с выходом - Не менее 82

и содержанием аминокислот - 2,2-2,5 г/л

Культуры микроорганизмов - 1,0-7,0

Стабилизирующие добавки - Не менее 0,59

в том числе при концентрации, г/л:

Агар-агар - 0,8-2,0

Хлористый натрий - 2,0-5,0

Пептон - 2,5-15,0

Цистин или цистеин солянокислый - 0,15-0,5

Аскорбиновая кислота - 0,3-0,5

Лактулоза или лактоза - 0,15-15,0

5. БАД по п.4, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют экстракт люцерны в количестве 0,1-2,0 об.%.

6. БАД по п.4, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют спирт этиловый в количестве 0,5-10,0 об.%.

7. БАД по п.4, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют экстракт солода, или экстракт фервитала, или дрожжевой аутолизат в количестве 0,1-2,0 об.%.

8. БАД по п.4, отличающаяся тем, что в качестве стабилизирующей добавки используют глицерин в количестве 0,5-10,0 об.%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, а также к производству оздоровительных продуктов и косметических препаратов с использованием биологически активных добавок (БАД), повышающих биологическую ценность продуктов и препаратов. БАД может также использоваться самостоятельно или в качестве закваски для приготовления оздоровительных продуктов и косметических препаратов.

Под гидролизатом обычно имеется ввиду продукт ферментативного гидролиза, а под гидролизатной средой - гидролизат, обогащенный стабилизирующими добавками. Таким образом, БАД состоит из гидролизатной среды и выросших в ней микроорганизмов.

Известна БАД-закваска для получения адаптированных кисломолочных продуктов, содержащая бифидобактерии, включающая гидролизатно-молочную среду (ГМ-среду) и 3-5 об.% культур бактерий [Инструкция по приготовлению кисломолочного бифидумбактерина на молочных кухнях. М., 1988].

Способ ее приготовления включает следующие стадии:

- приготовление ГМ-среды на основе гидролизата обезжиренного молока и ее стерилизация;

- внесение бактерий в стерильную ГМ-среду и выращивание при температуре 37,5-38^oС в течение 24 ч в пробирках;

- пересев культур бактерий из пробирок во флаконы в количестве 3-5% объема.

Недостатком известной БАД и способа ее получения является короткий срок сохранения первоначальных значений титра и активности микробных клеток (в дальнейшем "срок хранения") - 1-2 суток.

Известен способ получения закваски для кисломолочного продукта [Патент РФ N 2169472], в котором в качестве белкового компонента используют растительное сырье - соевое молоко, а в качестве фермента для гидролиза - пепсин. Недостатком способа является узкий спектр возможностей выбора сырья, а также недостаточно большой срок хранения.

Наиболее близким техническим решением к заявляемому является БАД-закваска, содержащая ГМ-среду и суточные культуры микроорганизмов - бифидобактерии, и/или лактобактерии, и/или термофильные молочнокислые стрептококки - в количестве 1-5% к объему среды. [Патент РФ 2052253]. Способ ее получения предусматривает приготовление гидролизатной среды, включающее получение гидролизата обезжиренного коровьего молока - обрата (кипячение обрата, охлаждение, доведение рН, ферментативный гидролиз), смешивание его с ледяной уксусной кислотой; кипячение; фильтрацию; разведение дистиллированной водой в определенном соотношении; введение стабилизирующих добавок; стерилизацию приготовленной ГМ-среды, введение в нее суточной культуры микроорганизмов и их культивирование. При этом ферментативный гидролиз проводится с использованием панкреатина с концентрацией 1 г/л в слабощелочной среде.

Недостаток БАД - невысокий срок годности для употребления - 10-20 суток.

Техническая задача изобретения - повышение эффективности способа, а именно увеличение выхода гидролизата с высоким содержанием аминокислот, а также улучшение эксплуатационных качеств БАД, а именно повышение срока хранения.

Задача решается тем, что способ получения БАД к пище предусматривает приготовление гидролизатной среды на основе гидролизата белкового компонента, включающее ферментативный гидролиз, смешивание с уксусной кислотой, кипячение, фильтрацию, разведение, введение в гидролизат стабилизирующих добавок, стерилизацию полученной гидролизатной среды, введение суточной культуры микроорганизмов, их культивирование. Для получения гидролизата белкового компонента используют сырье растительного или животного происхождения. При этом ферментативный гидролиз проводят в два этапа, один в кислой среде с использованием пепсина, другой - в щелочной среде с использованием панкреатина с концентрацией 5-10 г/л. При этом выход гидролизата, из которого готовят гидролизатную среду составляет не менее 82 об.%, а содержание аминокислот 2,2-2,5 г/л. В качестве стабилизирующих добавок, количество которых составляет не менее 0,59 об.%, используют агар-агар в количестве 0,8-2,0, NaCl - 2,0-5,0, лактулозу или лактозу - 0,15-15,0, пептон - 2,5-15,0, цистин или цистеин солянокислый - 0,15-0,5, аскорбиновую кислоту - 0,3-0,5 г/л. В качестве белкового компонента растительного происхождения может быть использован экстракт водорослей. В качестве белкового компонента для приготовления гидролизатной среды может быть использована смесь компонентов животного и растительного происхождения в соотношении 1:0,19,0.

Полученная данным способом БАД к пище включает гидролизатную среду, приготовленую на основе гидролизата и стабилизирующих добавок, и суточные культуры микроорганизмов Bifidumbacterium, Lactobacillus, Streptococcus в следующем соотношении, об.%:

Гидролизат с выходом - Не менее 82

и содержанием аминокислот - 2,2-2,5 г/л

Культуры микроорганизмов - 1,0-7,0

Стабилизирующие добавки - Не менее 0,59

В качестве добавок используют агар-агар в количестве 0,8-2,0, NaCl - 2,0-5,0, лактулозу - 0,15-15,0, пептон - 2,5-15,0, цистин или цистеин солянокислый - 0,15-0,5, аскорбиновую кислоту - 0,3-0,5 г/л. Дополнительный эффект дает использование следующих добавок: экстракта люцерны - 0,1-2,0 об.%, спирта этилового - 0,5-10,0 об.%, экстракта солода или экстракта фервитала или дрожжевого аутолизата - 0,1-2,0 об.%, глицерина - 0,5-10,0 об.%.

Проведение гидролиза только с помощью одного фермента (панкреатина или пепсина, или трипсина, или т.д.) ведет к ферментативному распаду только части белков и, следовательно, делает питательную среду для микроорганизмов менее насыщенной легкоусвояемыми аминокислотами.

В результате использования двухэтапного ферментативного гидролиза с использованием на одном из этапов панкреатина с концентрацией 5-10 г/л резко повышается выход гидролизата (82-86%) как по сравнению с аналогом и прототипом (73-78%), где проводится ферментативный гидролиз с использованием панкреатина в слабощелочной среде, так и по сравнению с теми способами ферментативного гидролиза, которые проводятся только в кислой среде с использованием пепсина (патент РФ 2169472, выход гидролизата - 70%). Указанная закономерность соблюдается как для сырья животного происхождения, так и для сырья растительного происхождения и их смесей (см. таблицу 1). При этом процесс повышения выхода гидролизата сопровождается повышением содержания в нем аминокислот до 2,2-2,5 г/л, определяемого по количеству карбоксильных групп методом формолового титрования (выход гидролизата характеризуется суммарным содержанием аминокислот, пептидов, полипептидов, минеральных солей).

При этом концентрация панкреатина меньше нижнего предела не позволяет получить такого высокого выхода гидролизата, при концентрации панкреатина выше верхнего предела не наблюдается полезного эффекта.

Использование бифазного субстрата (сырья животного и растительного происхождения) позволяет приготовить питательную среду с более разнообразным составом веществ, необходимым для роста и развития микроорганизмов.

Вышеуказанные стабилизирующие добавки оказывают комплексное воздействие на питательную среду, являясь как стабилизаторами, так и факторами роста, источниками углерода (лактоза, лактулоза, спирт, глицерин), азота (цистин или цистеин солянокислые, гидролизаты), белка и витаминов (пептон, аскорбиновая кислота, экстракты фервитала, солода и люцерны, дрожжевой аутолизат).

Введение этих добавок в полуфабрикат (основу) питательной среды - гидролизат с высоким выходом и содержанием аминокислот, полученный двухэтапным биферментативным гидролизом, в количестве преимущественно большем, чем общепринятое, позволяет повысить жизнеспособность микроорганизмов и без ущерба для эксплуатационных свойств БАД увеличивать срок их хранения до 35 и более суток.

При содержании стабилизирующих добавок в количестве, меньшем нижней границы интервалов, существенного увеличения срока хранения не наблюдается. При содержании стабилизирующих добавок в количествах, больших верхней границы интервалов, не наблюдается полезного эффекта.

В качестве посевного материала могут быть использованы бактерийные культуры Lactobacillus plantarum, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, Bifidumbacterium longum, Bifidumbacterium bifidum, Bifidumbacterium infantis, Bifidumbacterium adolescentis. Streptococcus thermophilus, Streptococcus mesophilus. Streptococcus cremoris, Streptococcus lactis и др.

Посев культур сначала осуществляют в пробирках, которые выдерживают при 37,5-38^oС в течение суток. Затем из пробирок с выраженным ростом культуру бактерий пересевают во флаконы со стерильной гидролизатной средой, приготовленной указанным способом.

Использование указанных концентраций агар-агара (0,8-2,0 г/л) более высоких по сравнению с прототипом (0,75 г/л) не только обеспечивает среде полужидкую консистенцию, способствующую равномерному распределению микроорганизмов по объему среды, но и оказывает стабилизирующее действие на жизнестойкость организмов.

Применение двухэтапного ферментативного гидролиза, как известно, способствует более глубокому разложению белков широкого спектра до уровня аминокислот, однако прямая пропорциональность и даже монотонность в закономерностях, связанных с условиями гидролиза и конечными характеристиками гидролизата, отсутствует. Эту особенность биохимических процессов подчеркивают многие авторы, в том числе и Л.Я. Телишевская [Белковые гидролизаты. М., 2000 г., с. 117-125] , указывая на огромное расхождение расчетных и фактических данных. Так даже при использовании трехстадийного (трехэтапного) гидролиза и иммобилизированных ферментов выход гидролизата не превышает 70% при отсутствии монотонности в накоплении аминного азота. Выход гидролизата 50% при двухэтапном гидролизе пепсином и панкреатином достигается по расчету за 1,6 часа, а фактически - за 67 часов. Оптимизация такого многофакторного немонотонного процесса крайне сложна. Так вышеописанный способ получения БАД с очень высоким сроком хранения без потери первоначальных свойств по содержанию микробных клеток найден путем многочисленных экспериментальных работ. При этом БАД с вышеуказанными свойствами не получается, если она получена из гидролизата с более низким выходом и содержанием аминокислот и несоблюдением условий способа.

Оптимизация составов БАД также затруднена из-за отсутствия пропорциональности и монотонности во влиянии состава БАД на ее эксплуатационные качества. В противном случае задача получения БАД с бесконечно большим сроком хранения и с бесконечно большим содержанием микробных клеток была бы решена увеличением числа и количества стабилизирующих добавок.

Таким образом, заявленные предложения представляют собой частные решения задачи при известности общего решения с получением положительного эффекта, возможность которого не вытекает из раскрытия содержания общего решения.

В процессе приготовления гидролизатной среды двухэтапный ферментативный гидролиз проводят следующим образом. Берут белковый компонент животного (например, обезжиренное коровье молоко - обрат) или растительного (например, соевый напиток или экстракт водорослей) происхождения либо их смесь. Доводят рН полученной смеси до 1,5-2,0 концентрированным раствором соляной кислоты. Затем вносят пепсин из расчета 10,0 г/л и проводят термостатирование смеси 37-38^oС в течение 5 часов. При этом в процессе гидролиза происходит сдвиг рН в щелочную сторону на 0,2-0,4. После окончания гидролиза пепсином в кислой среде рН корректируют 20%-ным раствором едкого натра до рН 7,8-8,0. Далее вносят панкреатин из расчета 5-10 г/л и проводят термостатирование смеси при 37-38^oС в течение 3 часов, устанавливая смещающуюся в кислую сторону рН через каждые 30-40 мин до величины 7,5-7,7. Полученный гидролизат кипятят в течение 20-30 мин, фильтруют, разводят водой и вводят стабилизирующие добавки. После чего среду стерилизуют и после охлаждения вносят суточные культуры микроорганизмов в заданном количестве и их культивируют в течение 16 часов при t=37-38^oС.

Ниже приведены примеры реализации способа приготовления БАД различных составов. Сравнение свойств гидролизата и БАД по заявляемому составу и способу с прототипом (пример 1) и известным источником - патентом РФ 2169472 (пример 2) приведены в таблице.

Пример 3. Готовят гидролизатную среду следующим способом. Обрабатывают 5 л белкового компонента - обрата - кипячением в течение 30 минут, после охлаждения проводят биферментативный гидролиз в два этапа вышеуказанным способом. Определяют выход гидролизата и содержание аминокислот. Далее доводят рН до 4,5 ледяной уксусной кислотой (при необходимости хранения), гидролизат кипятят в течение 15 минут и подвергают фильтрации. Затем гидролизат разводят очищенной водой в соотношении 1:1, вводят добавки: 20,0 г NaСl, 8,0 г агар-агара, 25,0 г пептона, 1,5 г лактулозы, 1,5 г цистина солянокислого, 5,0 г аскорбиновой кислоты. Стерилизуют полученную гидролизатную среду 45 минут при давлении 0,5 атм с предварительным подогревом паром в течение 30 минут. Стерильную гидролизатную среду охлаждают и вводят суточную культуру микроорганизмов. Выдерживают при 37^oС в течение 6-20 часов.

Дополнительные стабилизирующие добавки отсутствуют. В качестве культуры микроорганизмов - Bifidumbacterium longum в количестве 500 мл (4,8% к объему среды).

Приготовленная БАД представляет собой мутную жидкость коричневого цвета с кислым вкусом и кисломолочным запахом. Содержание бактерий не менее 10⁹ микробных клеток в мл. Форма клеток классическая. После хранения при 4^oС в течение 35 суток БАД не утратила своих первоначальных свойств. Посторонняя микрофлора отсутствует.

Пример 4. Проводят аналогично примеру 3, но последовательность этапов в биферментативном гидролизе меняют местами. В качестве стабилизирующей добавки после стерилизации среды вводят NaCl - 20,0 г, агар-агар - 10,0 г, пептон - 60,0 г, цистеин солянокислый - 3,0 г, аскорбиновую кислоту - 3,0 г, лактулозу - 60,0 г. Культура микроорганизмов - Streptococcus mesophilus - 3 об. %. Дополнительные добавки - экстракт люцерны - 0,3 об.%, экстракт солода - 1,5 об.%.

Пример 5. Проводят аналогично примеру 3, но в качестве белкового компонента для гидролизата берут соевый напиток. В качестве стабилизирующих добавок после стерилизации среды вводят NaCl - 20,0 г, агар-агар - 10,0 г, пептон - 60,0 г, цистин солянокислый - 3,0 г, аскорбиновую кислоту - 4,0 г, лактулозу - 60,0 г, концентрация культуры Streptococcus thermophilus - 4 об. %. Дополнительная добавка - экстракт люцерны 2 об.%.

Пример 6. Проводят аналогично примеру 3, но в качестве белкового компонента используют смесь обрата и соевого напитка в соотношении 1:1. Соевый напиток готовят согласно известной рецептуре при концентрации соевого порошка в воде в процессе приготовления напитка, равной 75 г/л. В качестве стабилизирующих добавок после стерилизации среды вводят NaCl - 50,0 г, агар-агар - 20,0 г, пептон - 150,0г, цистин солянокислый - 2,0 г, аскорбиновую кислоту - 5,0 г, лактулозу - 100,0 г, концентрация культуры Bifidumbacterium bifidum - 7 об.%. Дополнительные добавки: дрожжевой аутолизат - 1 об.% и спирт этиловый - 1 об. %.

Пример 7. Проводят аналогично примеру 3, но в качестве белкового компонента используют экстракт водорослей с концентрацией 10 г/л. В качестве стабилизирующих добавок после стерилизации среды вводят NaCl - 20,0 г, агар-агар - 15,0 г, пептон - 40,0 г, цистеин солянокислый - 3,0 г, аскорбиновую кислоту - 3,0 г, лактулозу - 40,0 г. Дополнительная добавка - спирт этиловый - 10 об.%, культура микроорганизмов Lactobacillus plantarum - 2 об.%.

Пример 8. Проводят аналогично примеру 3, но в качестве белкового компонента используют смесь обрата и соевого напитка в соотношении 1:0,1, В качестве стабилизирующих добавок после стерилизации среды вводят NaCl - 20,0 г, агар-агар - 15,0 г, пептон - 60,0 г, цистин соляно-кислый - 3,0 г, аскорбиновую кислоту - 4,0 г, лактулозу - 60,0 г. В качестве культуры микроорганизмов Streptococcus thermophilus - 3 об.%. Дополнительные добавки - экстракт фервитала - 2 об.%, глицерин - 10 об%.

Пример 9. Проводят аналогично примеру 3, но в качестве белкового компонента используют смесь обрата и соевого напитка в соотношении 1:9,0. В качестве стабилизирующих добавок после стерилизации среды вводят NaCl - 50,0 г, агар-агар - 20,0 г, пептон - 30,0 г, цистин солянокислый - 5,0 г, аскорбиновую кислоту - 50,0 г, лактулозу - 100,0 г. В качестве культуры микроорганизмов Lactobacillus acidophilus - 1 об.%. Дополнительная добавка - экстракт люцерны - 0,75 об.%.

Данные таблицы наглядно демонстрируют увеличение срока хранения БАД предложенного состава, приготовленной вышеуказанным способом по сравнению с прототипом, при этом важные эксплуатационные свойства (титр молочнокислых бактерий, равный 10⁸-10¹⁰ микробных клеток в миллилитре, классическая форма микробных клеток) сохраняется на том же уровне, что и в свежеприготовленном продукте. Кроме того, повышается эффективность способа получения, т.е. степень использования белкового компонента. Выход гидролизата достигает 82-86%.