способ получения ферментативных белковых гидролизатов из морских гидробионтов для микробиологических и/или кормовых целей

Формула изобретения

1. Способ получения ферментативных белковых гидролизатов из морских гидробионтов для микробиологических и/или кормовых целей с проведением подготовки сырья, его измельчения, добавления воды, введения в качестве протеолитического агента гепатопанкреаса-сырца камчатского краба, подогрева, проведения ферментативного гидролиза до заданной степени гидролиза белков, отделения осадка, упаривания и высушивания, отличающийся тем, что гепатопанкреас-сырец камчатского краба или ферментный препарат, полученный из него, добавляют к подготовленному сырью, воду добавляют в полученную гомогенизированную смесь при соотношении масс сырья и воды от 1: 0 до 1: 2, подогрев ведут до 45-55^oС, преимущественно 50^oС, ферментативный гидролиз проводят при естественном рН в течение 0,5-8 ч при соотношении масс сырья и протеолитического агента от 1: 0,001 до 1: 0,100, причем при достижении степени гидролиза белков более 30% осадок отделяют центрифугированием, раствор гидролизата очищают с использованием полимерного коагулянта с концентрацией от 0,1 до 2% в растворе соляной кислоты от 0,5 до 2 моль/л, выдерживанием смеси в течение от 0,5 до 2 ч, суспензию центрифугируют и фильтруют, прозрачный гидролизат высушивают и получают целевой продукт - белковую основу для микробиологических сред, а оставшийся осадок высушивают и используют в качестве белковой основы для кормовых смесей.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения белкового гидролизата для микробиологических целей ферментативный гидролиз сырья проводят при соотношении масс сырья и гепатопанкреаса-сырца 1: 0,030 - 1: 0,100 или ферментного препарата, полученного из него, от 0,003 до 0,010 в течение не менее 3 ч при достижении степени гидролиза более 30%.

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что для получения белкового гидролизата для кормовых целей ферментативный гидролиз сырья проводят при соотношении масс сырья и гепатопанкреаса-сырца 1: 0,010 - 1: 0,030 или ферментного препарата, полученного из него, 0,001-0,003 в течение не более 3 ч при достижении степени гидролиза менее 30%.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к способам получения из отходов промысла и переработки гидробионтов ферментативных белковых гидролизатов, предназначенных для использования в микробиологии, биотехнологии, пищевой и рыбной промышленности, в качестве основы микробиологических питательных сред и/или белковых компонентов кормов для сельскохозяйственных животных, птицы и рыб.

Наиболее близким к изобретению техническим решением является способ получения ферментативных белковых гидролизатов из сырья растительного и животного происхождения под действием протеолитического комплекса из гепатопанкреаса крабов (Пат. РФ 2088104, МКИ⁶ А 23 J 3/34. Способ получения белковых гидролизатов из белоксодержащего сырья / Козловская Э.П., Артюков А.А., Козловский А.С., Балаганский А.П., Корниенко В.Г. (РФ). - 96108006/13; Заявлено 03.04.96. Опубл. 27.08.97. Бюл. 24).

Способ включает измельчение сырья, смешивание, добавление в качестве протеолитического агента гепатопанкреаса-сырца камчатского краба или ферментного препарата, полученного из него, проведение ферментативного гидролиза белков. Сырье подвергают гидролизу гепатопанкреасом промысловых видов крабов в течение 2-6 часов, при рН 6.5-9.0, термоинактивацию фермента проводят при температуре 55-100^oС и в результате получают гидролизаты с различной степенью гидролиза. Целевой продукт подвергают дополнительной очистке с помощью ультрафильтрации через мембранные и керамические фильтры.

К недостаткам указанного способа можно отнести то, что данный способ не является полностью безотходным (в нем не предусмотрено использование осадка).

Предлагаемый способ состоит в следующем.

В качестве сырья используют малоценные промысловые породы рыб, а также отходы переработки промысловых гидробионтов, например моллюсков, а также непромысловых объектов, попадающихся в приловах.

Сырье подготавливают, при необходимости размораживают, загружают в гомогенизатор, туда же загружают сырец гепатопанкреаса краба или ферментный препарат, полученный из него, смесь одновременно измельчают на гомогенизаторе, волчке или ином устройстве до однородной массы, полученную гомогенизированную смесь загружают в аппарат с перемешивающим устройством и рубашкой для обогрева, заливают водой при соотношении масс смеси и воды от 1:0 до 1: 2, нагревают до 45-55^o, преимущественно 50^oС.

Гидролиз ведут при естественном рН и условиях, обеспечивающих получение ферментативного гидролизата с заданной степенью гидролиза. При степени гидролиза более 30% в качестве целевого продукта предполагают получение гидролизата для микробиологических целей, менее - для белковых компонентов кормов, предназначенных для сельскохозяйственных животных, птицы или рыбы.

Для получения гидролизата для микробиологических питательных сред соотношение масс сырья и ферментсодержащего препарата - гепатопанкреаса-сырца камчатского краба составляет от 1:0,030 до 1:0,100 (для ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба - от 1:0,003 до 1:0,01), продолжительность гидролиза - не менее 3 часов.

После окончания гидролиза осадок отделяют центрифугированием.

Полученный гидролизат, предназначенный для использования в качестве белковой основы для микробиологических сред, очищают с использованием полимерного коагулянта (например, хитозана) с концентрацией 0,1-2,0% в растворе соляной кислоты 0,5-2 моль/л, после добавления коагулянта раствор выдерживают 0,5-2 ч, суспензию центрифугируют и фильтруют, прозрачный гидролизат высушивают и получают целевой продукт - белковую основу для микробиологических сред. Оставшийся осадок сушат и используют в качестве белковой основы кормовых смесей.

При степени гидролиза менее 30% получают гидролизат, используемый в качестве белковой кормовой добавки.

В этом случае соотношение масс сырья и ферментсодержащего препарата - гепатопанкреаса-сырца камчатского краба составляет от 1:0,010 до 1:0,030 (для ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба составляет от 1: 0,001 до 1:0,003). Воду в реакционную смесь можно не добавлять. Сырье гомогенизируют вместе с добавленным гепатопанкреасом-сырцом или ферментным препаратом, полученным из него, и нагревают. Продолжительность гидролиза составляет от 0,5 до 3 ч.

При получении гидролизата, используемого в качестве белковой добавки в корма, очистку коагулянтом можно не проводить и гидролизат после центрифугирования сразу упаривают под вакуумом до массовой доли сухих веществ от 30 до 65%. Упаренный раствор добавляют в кормосмеси для приготовления комбикормов или сушат в сушилке любой конструкции до остаточной массовой доли воды не более 10% (таблица).

Преимущества заявляемого способа заключаются в том, что при одновременном измельчении сырья и гепатопанкреаса-сырца краба (или препарата, полученного из него) для получения гомогенизированной смеси достигается наибольший контакт сырья с ферментами, кроме того, предлагаемый способ имеет длительность гидролиза, температурные режимы процесса получения гидролизата, которые наиболее оптимальны и позволяют получить целевой продукт высокого качества, а учет степени гидролиза в зависимости от целей дальнейшего использования снижает при этом непроизводительные затраты времени и материалов.

Предлагаемый способ осуществляют следующим образом.

В качестве сырья используют малоценные породы рыб: путассу, сайку и др., а также отходы переработки промысловых гидробионтов, например рыб, моллюсков, ракообразных или непромысловые объекты, попадающиеся в приловах.

Гидролиз можно осуществлять под действием гепатопанкреаса-сырца краба или ферментного препарата из него.

Сырье подготавливают к загрузке, если необходимо, размораживают и загружают в гомогенизатор. Туда же загружают гепатопанкреас-сырец краба или ферментный препарат, полученный из него. Смесь измельчают на гомогенизаторе, волчке или ином устройстве до однородной массы. Полученную гомогенизированную смесь загружают в аппарат с перемешивающим устройством и рубашкой для термостатирования, заливают водой при соотношении масс гомогената и воды от 1:0 до 1:2, нагревают до 45-55^o, преимущественно 50^oС.

Ферментативный гидролиз ведут при естественном рН и условиях, обеспечивающих получение ферментативного гидролизата с заданной степенью гидролиза.

Для получения в качестве целевого продукта гидролизата для микробиологических целей соотношение масс сырья и ферментсодержащего препарата - гепатопанкреаса-сырца камчатского краба соотношение составляет от 1:0,030 до 1: 0,100 (для ферментного препарата, полученного из гепатопанкреаса камчатского краба - от 1:0,003 до 1:0,010), а продолжительность гидролиза - не менее 3 часов, при степени гидролиза более 30%.

При получении гидролизата для кормовых целей соотношение масс сырья и ферментсодержащего препарата - гепатопанкреаса-сырца камчатского краба соотношение составляет от 1:0,010 до 1:0,030 (для ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба - от 1:0,001 до 1:0,003), при степени гидролиза менее 30% и его продолжительности не более 3 ч.

После окончания гидролиза проводят термоинактивацию: смесь нагревают до 80-100^oС в течение 10-60 мин, затем охлаждают до комнатной температуры и осадок отделяют центрифугированием.

При получении гидролизата для микробиологических питательных сред после центрифугирования в раствор (с рН около 5,0-9,0) добавляют 0,1-2%-ный раствор коагулянта, например хитозана, в соляной кислоте.

Смесь выдерживают от 10 до 60 мин при перемешивании и центрифугируют. Затем в полученный раствор повторно добавляют раствор коагулянта, смесь выдерживают при перемешивании 10-30 мин, затем нейтрализуют до значения рН от 7,0 до 8,5 и выдерживают в течение 10-60 мин при перемешивании до формирования осадка. При использовании сырья с массовой долей липидов менее 2% обработку раствором коагулянта проводят один раз.

Полученную суспензию центрифугируют и фильтруют через бумажный фильтр или иной фильтрующий материал. Прозрачный раствор гидролизата упаривают под вакуумом до массовой доли сухих веществ от 30 до 65% или сразу сушат. Полученный или предварительно упаренный раствор гидролизата сушат в сушилке любой конструкции до остаточной массовой доли воды от 4 до 7%.

Полученный сухой гидролизат растворим в воде до концентрации 5%. Массовая доля жира от 0,3 до 0,8%. Выход от 10 до 20% (таблица).

При получении гидролизата для использования в качестве белковой кормовой добавки воду в реакционную смесь можно не добавлять, продолжительность гидролиза составляет не более 3 ч (от 0,5 до 3 ч).

При получении гидролизата для использования в качестве белковой добавки в корма очистку коагулянтом можно не проводить, и в этом случае гидролизат после центрифугирования сразу упаривают под вакуумом до массовой доли сухих веществ от 30 до 65%.

Упаренный раствор добавляют в кормосмеси для приготовления комбикормов или сушат в сушилке любой конструкции до остаточной массовой доли воды не более 10% (таблица).

Преимущества заявляемого способа заключаются в том, что при одновременном измельчении для получения гомогенизированной смеси сырья и гепатопанкреаса-сырца краба (или препарата, полученного из него) достигается наибольший контакт сырья с ферментами, продолжительность гидролиза, температурные режимы процесса получения гидролизата наиболее оптимальны и позволяют получить целевой продукт высокого качества, а учет степени гидролиза в зависимости от целей дальнейшего использования при этом снижает непроизводительные затраты времени и материалов.

Пример 1.

Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических питательных сред из путассу с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

2,5 кг сыро-мороженой путассу разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили путассу-сырье и 18 г ферментного препарата в гомогенизатор, одновременно измельчили до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,5 кг воды. Смесь перемешали, нагрели на водяной бане до (502)^oС. Гидролиз проводили при температуре (50 2)^oС в течение 6 ч. После окончания гидролиза температуру в водяной бане довели до 97-98^oС и прогрели реакционную смесь в колбе в течение 45 мин. Затем смесь охладили до комнатной температуры. Осадок отделили центрифугированием при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Получили 4,9 л раствора гидролизата с рН 6,3. В раствор при перемешивании добавили 700 мл 1%-ного раствора полимерного коагулянта в 0,1 н. растворе соляной кислоты. Полученную суспензию выдержали при периодическом перемешивании 20 мин и затем осадок отделили центрифугированием. Повторно при перемешивании в полученный раствор добавили 700 мл 1%-ного раствора коагулянта в 0,1 н. растворе соляной кислоты и выдержали 20 мин, затем смесь нейтрализовали 20%-ным гидроксидом натрия до значения рН 8,25 и выдержали в течение 60 мин при периодическом перемешивании. Полученную суспензию центрифугировали при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Прозрачный раствор гидролизата упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М до массовой доли сухих веществ 54%. Упаренный раствор высушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре не более 80^oС. Сухой гидролизат измельчили.

Получили 341 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза (СГ) 38,6%. Массовая доля жира 0,5%. Выход 13,65% (таблица).

Пример 2.

Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических белковых питательных сред из сайки с использованием гепатопанкреаса-сырца камчатского краба.

2,5 кг сыро-мороженой сайки разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили сайку-сырье и 200 г гепатопанкреаса-сырца камчатского краба в гомогенизатор, одновременно измельчили до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,5 кг воды.

Процесс гидролиза и очистки гидролизата осуществляли аналогично примеру 1.

Получили 402 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза 48,0%. Массовая доля жира 0,2%. Выход 16,08% (таблица).

Пример 3.

Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических питательных сред из отходов переработки исландского гребешка с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

2,5 кг замороженных отходов промысла исландского гребешка разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили сырье и 15 г ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба, одновременно измельчили на гомогенизаторе до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,5 кг воды.

Процесс гидролиза и очистки гидролизата осуществляли аналогично примеру 1.

Получили 374 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза 39,6%. Массовая доля жира 0,45%. Выход 14,95% (таблица.).

Пример 4.

Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических питательных сред и кормовой белковой добавки из отходов переработки исландского гребешка с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

Получение ферментативного и очистку белкового гидролизата для микробиологических питательных сред проводили аналогично примеру 3.

Получили 371 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза 39,6%. Массовая доля жира 0,5%. Выход 14,83%.

Частично ферментированный осадок после отделения раствора гидролизата высушили в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 80^oС. Получили 71 г сухого гидролизата. Степень гидролиза 23,8%. Массовая доля жира 25,6%. Выход 2,85% (таблица).

Пример 5.

Пример 3-б. Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических питательных сред из отходов промысла исландского гребешка с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

2 кг замороженных отходов промысла исландского гребешка разморозили на воздухе при комнатной температуре, измельчили на гомогенизаторе до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 4 кг воды. Загрузили 12 кг ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

Гидролиз и отделение осадка проводили аналогично примеру 1. Получили 6,0 л раствора гидролизата с pH 6,5. Очистку раствора гидролизата раствором хитозана, упаривание и сушку гидролизата осуществляют аналогично примеру 1. Получили 296 кг сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза 41,1%. Массовая доля жира 0,43%. Выход 14,80% (таблица).

Получение ферментативного белкового гидролизата для микробиологических белковых питательных сред из морского огурца с использованием гепатопанкреаса-сырца камчатского краба.

2,5 кг сыро-мороженого морского огурца разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили сырье и 200 г гепатопанкреаса-сырца камчатского краба, одновременно измельчили на гомогенизаторе до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Залили 2,5 кг воды. Смесь перемешали, нагрели на водяной бане до (502)^oС. Гидролиз проводили при температуре (502)^oС в течение 6 ч.

После окончания гидролиза температуру в водяной бане довели до 97-98^oС и прогрели реакционную смесь в колбе в течение 45 мин. Затем смесь охладили до комнатной температуры. Осадок отделили центрифугированием при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Получили 4,9 л раствора гидролизата с рН 6,5. В раствор при перемешивании добавили 700 мл 1%-ного раствора коагулянта со степенью дезацетилирования 80% в 0,1 н. растворе соляной кислоты. Полученную суспензию выдержали при периодическом перемешивании 20 мин. Затем смесь нейтрализовали до значения рН 8,25 20%-ным гидроксидом натрия и выдержали при периодическом перемешивании в течение 60 мин. Полученную суспензию центрифугировали при 8000 об/мин в течение 30 мин.

Полученный прозрачный раствор гидролизата упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М до массовой доли сухих веществ 48%. Упаренный раствор высушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре не более 80^oС. Сухой гидролизат измельчили.

Получили 330 г сухого гидролизата, полностью растворимого в воде до концентрации 5%. Степень гидролиза 30,6%. Массовая доля жира 0,65%. Выход 13,18% (таблица).

Пример 6.

Получение ферментативного белкового гидролизата для кормов из путассу с использованием гепатопанкреаса-сырца камчатского краба.

5 кг сыро-мороженой путассу разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили сырье и 100 г гепатопанкреаса-сырца камчатского краба, одновременно измельчили на гомогенизаторе до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Смесь перемешали, нагрели на водяной бане до (502)^oС. Гидролиз проводили при температуре (502)^oС в течение 1,5 ч. После окончания гидролиза температуру в водяной бане довели до 97-98^oС и прогрели реакционную смесь в колбе в течение 45 мин. Затем смесь охладили до комнатной температуры.

Полученный раствор гидролизата упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М до массовой доли сухих веществ 56%. Упаренный раствор высушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре не более 80^oС. Сухой гидролизат измельчили.

Получили 1078 г сухого гидролизата со степенью гидролиза 22,7%. Массовая доля жира 15,3%. Выход 21,55% (таблица).

Пример 7.

Получение ферментативного белкового гидролизата для кормов из сайки с использованием ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба.

5 кг сыро-мороженой сайки разморозили на воздухе при комнатной температуре. Загрузили сырье и 8 г ферментного препарата из гепатопанкреаса камчатского краба, одновременно измельчили на гомогенизаторе до однородной массы. Измельченное сырье загрузили в колбу вместимостью 10 л с перемешивающим устройством. Смесь перемешали, нагрели на водяной бане до (502)^oС. Гидролиз проводили при температуре (502)^oС в течение 2 ч. После окончания гидролиза температуру в водяной бане довели до 97-98^oС и прогрели реакционную смесь в колбе в течение 45 мин. Затем смесь охладили до комнатной температуры.

Полученный раствор гидролизата упарили под вакуумом на ротационном испарителе ИР-10М до массовой доли сухих веществ 50%. Упаренный раствор высушили в вакуумном сушильном шкафу при температуре не более 80^oС. Сухой гидролизат измельчили.

Получили 1023 г сухого гидролизата со степенью гидролиза 16,1%. Массовая доля жира 24,6%. Выход 20,46% (таблица).

Получение ферментативных белковых гидролизатов предложенным способом может быть широко применено в рыбной, пищевой и сельскохозяйственной отраслях промышленности. Использование изобретения предполагает внедрение в производство безотходной технологии, получение целевых продуктов высокого качества при их невысокой стоимости.