способ приготовления функционального пищевого продукта хондропротекторного действия

Формула изобретения

1. Способ приготовления функционального пищевого продукта хондропротекторного действия, характеризующийся тем, что производят измельчение сырья и его ферментативный гидролиз, при этом в качестве сырья используют головы головоногих моллюсков, в качестве ферментного препарата используют ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х в количестве 630±50 единиц амилолитической активности на кг сырья, при соотношении сырье:раствор фермента, равном 1:0,25-1:0,75, гидролиз осуществляют при температуре 38-43°С в течение 4-5 ч с последующей сушкой при температуре 65±5°С.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что ферментный препарат, перед внесением его в сырье, растворяют в воде, и добавляют 0,1% бензойнокислого натрия и 2,5% хлорида натрия, и перемешивают до полного растворения фермента.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано как общеукрепляющая, питательная добавка, предназначенная для активизации иммунной системы и профилактики заболеваний костно-мышечной системы и соединительной ткани, а также для введения в пищевые продукты, применяемые при заболеваниях опорно-двигательного аппарата.

Одним из массовых объектов морского промысла на Дальнем Востоке являются кальмары (среднегодовой вылов командорского кальмара 45 - 60 тыс.т). В настоящее время отходы от разделки промысловых видов кальмара: головы (в среднем до 4 - 5 тыс.т) (www.drt.slt.ru), ганглии, хрящевая капсула перерабатываются не полностью (www.soramn.ru), частично они используются при производстве продукции с биологически активной направленностью, таких как «Тинростим», где используется нервная ткань (ТУ 9283-316-00472012-07) и «Артротин», получаемый из хрящевой ткани гидробионтов (ТУ 9283-243-00472012-04). Основная же часть либо выбрасывается, либо в незначительных количествах перерабатывается на кормовую муку. При такой обработке теряется не малая часть полезных веществ, содержащихся в головах кальмара.

Высокое содержание в головах кальмара хрящевой ткани предопределило поиск в их составе биологически активных компонентов - аминосахаров (глюкозаминов), являющихся обычным компонентом хрящей и функциональным пищевым ингредиентом, а также создание функциональной пищевой продукции на их основе.

Известно, что глюкозамины участвуют в построении хрящевой ткани, но при этом они еще обладают широким спектром действия и помимо хряща участвуют в образовании сухожилий, суставной жидкости, соединительной ткани кожи, костей и т.д. По мнению многих ведущих нутрицеологов мира - это лучшее средство для лечения остеоартроза.

Известен способ получения препарата хондропротекторного действия, включающий измельчение, обезжиривание и обработку ферментами протеолитического действия, из гепатопанкреаса камчатского краба, хряще-костно-коллагеновой ткани рыб. При этом соотношение хрящевой, костной и коллагеновой тканей составляет соответственно 1:(19±7):(30±10). Обработку ферментами проводят в водном экстракте плодов шиповника, или цветов ромашки аптечной, или листьев шалфея с массовой долей сухих веществ 2-5%.

Недостатком предложенного способа является компоновка сырья в нужных пропорциях перед обработкой и ферментная обработка в водном экстракте плодов шиповника, или цветов ромашки аптечной, или листьев шалфея (патент RU 2355240 С1, 09.01.2008).

Известен способ получения препарата хондропротекторного действия из хрящевой ткани хрящевых рыб - акулы-катран, ската звездчатого, русского осетра, включающий измельчение хрящевой ткани, обезжиривание, обработку ткани ферментами протеолитического действия из гепатопанкреаса камчатского краба, инактивацию ферментов, отделение продуктов ферментации с последующей их сушкой. Ферментативный гидролиз проводят с использованием коллагеназы активностью 773 ЕД/мг при концентрации фермента в суспензии 0,1%; температурный режим поддерживают при 42°С; продолжительность гидролиза - 24 ч. Осаждение липидов проводят 1%-ным раствором хитозана в соляной кислоте, далее гидролизат можно дополнительно очищать от солей диализом при температуре 20-22°С в течение 48 ч против дистиллированной воды. Полученный раствор препарата сушат (публ. в журнале «Рыбпром», № 3, 2007, стр.18-20).

Недостатком данного способа является невысокая эффективность использования сырья в связи с малым выходом продукта (5-7%), а также большая продолжительность гидролиза (24 ч), осуществляемого при достаточно высокой температуре (42°С) в отсутствии консервирующих средств, что неизбежно приводит к микробиальной порче. В результате целевой продукт существенно бактериологически обсеменяется, в том числе санитарно-опасными (патогенными) микроорганизмами, образуются соответствующие продукты метаболизма, становятся явными признаки гнилостной порчи, что выражается в появлении неприятных органолептических (вкусоароматических) и физиологических ощущений (при приеме продукта внутрь). В последнем случае высока вероятность появления повреждающего эффекта (взамен оздоравливающего), вплоть до отравления организма.

Известен также способ получения комплексного продукта из хрящевой ткани гидробионтов (акул, скатов, осетровых, лососевых рыб и головоногих моллюсков). Способ включает гомогенизацию хрящевой ткани, экстракцию 0,9-2,0% хлористым натрием, ферментативный гидролиз с помощью протеолитического фермента, полученного из гепатопанкреаса камчатского краба в течение 7-8 ч, инактивацию ферментов, осаждение липидов 0,2-0,3% раствором хитозана в 2-4% уксусной кислоте в течение 9-15 ч, кислотный гидролиз соляной кислотой, отделение конечного продукта и его сушку (Патент RU № 2250047, от 18.11.2003 г., МПК А23L 1/30, 1/325).

Недостатком известного способа является использование хрящевой ткани головоногих моллюсков, которые можно получить только ручным способом, что нецелесообразно при производстве функционального пищевого продукта хондропротекторного действия в промышленных масштабах. Кроме того, в технологии получения препарата необходима операция десорбции липидной фракции сырья хитозаном, что трудоемко (ручное диспергирование), проблемно в последующей очистке хитозана (нет соответствующих технологий), но необходимо по причине обеспечения надлежащей хранимоспособности продукта (жир гидробионтов быстро окисляется и делает препарат непригодным и даже опасным для использования). Следует также отметить, что готовый препарат имеет специфический рыбный запах, что не способствует его гастрономической привлекательности, ограничивает круг использования.

Способ также предполагает повышенный расход химических реагентов (уксусной и соляной кислот, хлорида кальция), в том числе дефицитных (хитозана), что в конечном итоге приводит к увеличению себестоимости и рыночной стоимости готового продукта и, как следствие, его малой доступности широким слоям населения.

Невысокая технологичность процесса, обусловленная химическими загрязнениями производственных стоков и дополнительными мерами по экологизации производства, также затрудняет внедрение способа.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является: «Способ получения пищевых белковых продуктов», заключающийся в том, что сырьем для его изготовления служат мягкие ткани морских беспозвоночных и пищевые отходы их переработки. Функциональный продукт получают путем измельчения сырья, гидролиза его протеолитическим ферментным препаратом Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,1-0,2% от массы измельченного сырья (Патент RU № 2331202 С1, 26.02.2007, МПК А23J 1/04, 3/34).

Недостатком данного способа является то, что в качестве фермента, как и в предыдущих аналогах, используется протеолитический фермент, который недостаточно полно извлекает основные составляющие конечного продукта, а именно аминосахара.

Задачей заявляемого изобретения является получение функционального пищевого продукта хондропротекторного действия из отходов головоногих моллюсков, повышение выхода конечного продукта за счет использования фермента аминолитического действия и упрощение способа.

Поставленная задача достигается тем, что в способе приготовления функционального пищевого продукта хондропротекторного действия, характеризующегося тем, что производят измельчение сырья и его ферментный гидролиз, при этом в качестве сырья используют головы головоногих моллюсков, в качестве ферментного препарата используют ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х в количестве 630±50 единиц амилолитической активности на кг сырья, при соотношении сырье : раствор фермента, равном 1:0,25-1:0,75, гидролиз осуществляют при температуре 38-43°С в течение 4-5 ч, с последующей сушкой при температуре 65±5°С.

Причем ферментный препарат перед внесением его в сырье растворяют в воде и добавляют 0,1% бензойнокислого натрия (БКН) и 2,5% хлорида натрия, и перемешивают до полного растворения фермента.

Заявленный технический результат выражается в улучшении технологических характеристик способа и получении функционального пищевого продукта хондропротекторного действия в промышленных масштабах.

Технический результат достигается за счет использования в качестве сырья голов головоногих моллюсков, которые состоят из хрящевой ткани с прирезью мышечной ткани, а также амилолитического фермента ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х.

ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х - ферментный препарат, полученный высушиванием фильтратов культуральной жидкости гриба Trichoderma viride на распылительной сушилке. Фермент стабилен в диапазоне рН 6,5-8,5, активность согласно сопроводительным документам и ТУ 2000±100 ед./г.Оптимум действия фермента рН 3,5-6,0, температура 30-60°С.

Использование ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х для гидролиза сырья в заявляемом способе позволяет провести глубокую деструкции как клеточных стенок белка, так и отдельных полисахаридов: целлюлозы, глюкана, ксилана, гемицеллюлозы и других не крахмалистых полисахаридов, позволяет получить функциональный пищевой продукт хондропротекторной направленности (www.sibbio.ru)

Экспериментальным путем было установлено, что для получения максимального содержания в конечном продукте галактозаминов - 3,5-4,0 и глюкозаминов - 3,0-4,0, соотношение компонентов должно составлять - фарш : раствор фермента - 1:0,25-1:0,75, предпочтительно 1:0,5. При этом раствор фермента готовят следующим образом: фермент ЦеллоЛюкс-F или Целловиридин В Г20х в количестве 630 Ае/кг фарша растворяют в воде, добавляют 0,1% бензойнокислого натрия и 2,5% хлорида натрия, перемешивают до полного растворения фермента.

Гидролиз идет при t=38-43°С. Выбор температуры в 38-43°С обусловлен тем, что биохимическая активность ферментов зависит от температуры. Особенно стоит отметить, что оптимум развития большинства микроорганизмов, из которых получены ферменты, приходится на интервал температур 35-45°С. Также известно, что температура выше 45°С негативно влияет на белки, вызывая в них коагуляцию и образование сложных смесей. (Шредер Э., Любке К. Пептиды. Т.2. - М.: Мир 1969, с.65, патент № 4087563, США, заявка № 698303).

Время гидролиза 4-5 часов было установлено экспериментальным путем, данные представлены на чертеже и в табл.1.

Из чертежа видно, что максимальный прирост содержания аминосахаров приходиться на 5 час гидролиза с последующим небольшим снижением, это видно из данных таблицы 1.

Таблица 1
Изменение величины прироста содержания галактозамина в конечном продукте по отношению к последующему часу, %
	Исходный образец	1	2	3	4	5
Целлолюкс-F 630 ае/кг	0,325	33,45	4,13	3,22	6,97	4,72

Инактивация фермента не проводится. Это делается для того, чтобы и в процессе хранения фермент проявлял свою остаточную активность, а содержащиеся в продукте белки и углеводы стали еще более доступны для усвоения организмом.

Полученную суспензию направляют на инфракрасную сушку. Температура сушки 65±5°С. Выбор данной температуры объясняется тем, что при умеренном нагреве происходит ряд химических реакций по механизму Майяра с конденсацией сахаров и аминокислот и с образованием глюкозамина (Машковец, 1971, Нечаев, 2004). Применение же более высоких температур при обработке приводит к уменьшению количества аминосахаров и образованию меланоидинов (Сафронова, 1980). Применение более низких температур при обработке приводит к увеличению времени сушки. Скорость воздуха 0,7 м/с, до содержания сухих веществ 13-14%.

Полученный продукт представляет собой порошок коричневого цвета с характерным запахом кальмара, который легко измельчается и поддается прессованию.

Полученный продукт фасуют во влагонепроницаемую упаковку из полимерных материалов, т.к. продукт может набрать влагу и потеряет частично свои товарные качества.

Срок хранения до 12 месяцев при комнатной температуре.

Содержание основных компонентов в конечном продукте отражено в табл. № 2.

Таблица 2
Химические показатели конечного продукта, %
Вода	Сух. вещ.	Белок	Липиды	Минер. вещ.	Аминосахара
Галактозамин	Глюкозамин
13-14	86-87	54-58	8-13	10-13	3,5-4,5	3,0-4,0

Из данной таблицы видно, что конечный продукт имеет значительное содержание белка, умеренное количество липидов и минеральных веществ. Количество аминосахаров в соответствии с нормативной документацией достаточно, чтобы считать полученный продукт функциональным, т.к. известно, что для функционального пищевого продукта хондропротекторного действия достаточно, чтобы содержание глюкозамина было не менее 2% (www.biodobavki.narod.ru, www.dalmarket.ru, www.biocyclone.ru).

Предлагаемое техническое решение соответствует критериям «новизна», «изобретательский уровень» и «промышленное применение».

Учитывая тот факт, что для производства продукции по заявляемому техническому решению не требуется какого-то дополнительного оборудования, она может производиться с использованием оборудования, существующего на любом рыбообрабатывающем предприятии, - следует считать предлагаемое техническое решение соответствующим критерию «промышленная применимость».

Сущность изобретения поясняется следующими примерами.

Пример № 1.

10кг голов командорского кальмара тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке с диаметром отверстий 3-4,5 мм. Готовят раствор фермента следующим образом: берут 3,15 г фермента, что соответствует активности 630 Ае/кг сырья, вносят его в воду, добавляют 0,1% бензойнокислого натрия и 2,5% хлорида натрия, перемешивают до полного растворения фермента. К полученной массе сырья добавляют раствор фермента ЦеллоЛюкс-F, при соотношении сырье : раствор фермента, равном 1:0,5. Смесь нагревают до температуры 41°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 4,5 часов. Полученная суспензия представляет собой вязкую массу сливкообразной консистенции светло-сиреневого цвета.

Суспензию сушат при температуре 70°С с помощью инфракрасной сушки до содержания сухих веществ в продукте 13-14%.

Получаем 1,2 кг конечного продукта, который представляет собой порошок коричневого цвета, обладающий характерным запахом кальмара, солоноватого вкуса. Содержание в конечном продукте галактозаминов - 4,0, глюкозаминов - 3,5. Продукт фасуют во влагонепроницаемую упаковку из полимерных материалов массой нетто 50-500 г. Срок хранения 24 месяца.

Полученный продукт может применяться как вкусовая добавка, придавая пищевому продукту характерный запах кальмара, и при этом обладать функциональной направленностью.

Пример № 2.

10 кг голов тихоокеанского кальмара тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке с диаметром отверстий 3-4,5 мм. Готовят раствор фермента следующим образом: берут 2,9 г фермента, что соответствует активности 580 Ае/кг сырья, вносят его в воду, добавляют 0,1% бензойнокислого натрия и 2,5% хлорида натрия, перемешивают до полного растворения фермента. К полученной массе сырья добавляют раствор фермента ЦеллоЛюкс-F, при соотношении сырье : раствор фермента, равном 1:0,75. Смесь нагревают до температуры 38°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 5 часов. Полученная суспензия представляет собой вязкую массу сливкообразной консистенции светло-сиреневого цвета.

Суспензию сушат при температуре 70°С с помощью инфракрасной сушки до содержания сухих веществ в продукте 13-14%.

Получаем 1,2 кг конечного продукта, который представляет собой порошок коричневого цвета, обладающий характерным запахом кальмара, солоноватого вкуса. Содержание в конечном продукте галактозаминов - 3,5, глюкозаминов - 3,0. Продукт фасуют во влагонепроницаемую упаковку из полимерных материалов массой нетто 50-500 г.Срок хранения 24 месяца.

Полученный продукт может применяться как вкусовая добавка, придавая пищевому продукту характерный запах кальмара, и при этом обладать функциональной направленностью.

Пример № 3.

10 кг голов тихоокеанского кальмара тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке с диаметром отверстий 3-4,5 мм. Готовят раствор фермента следующим образом: берут 3,4 г фермента, что соответствует активности 680 Ае/кг сырья, вносят его в воду, добавляют 0,1% БКН и 2,5% хлорида натрия, перемешивают до полного растворения фермента. К полученной массе сырья добавляют раствор фермента Целловиридин В Г20х, при соотношении сырье : раствор фермента, равном 1: 0,25. Смесь нагревают до температуры 43°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 4 часов. Полученная суспензия представляет собой вязкую массу сливкообразной консистенции светло-сиреневого цвета.

Суспензию сушат при температуре 65°С с помощью инфракрасной сушки до содержания сухих веществ в продукте 13-14%.

Получаем 1,2 кг конечного продукта, который представляет собой порошок коричневого цвета, обладающий характерным запахом кальмара, солоноватого вкуса. Содержание в конечном продукте галактозаминов - 4,5, глюкозаминов - 4,0. Продукт фасуют во влагонепроницаемую упаковку из полимерных материалов массой нетто 50-500 г. Срок хранения 24 месяца.