способ получения соевого пищевого белка из бобов генетически немодифицированной сои

Формула изобретения

Способ получения соевого пищевого белка из бобов генетически немодифицированной сои, характеризующийся тем, что отсортированные по качеству наиболее крупные бобы сои сушат, затем каждый боб дробят на четыре части и вакуумным отсосом очищают от шелухи, затем нагретые до температуры 55-70°С и увлажненные части бобов после размягчения прогоняют между вращающимися роликами для получения сплющенных хлопьев толщиной порядка 0,35 мм, далее полученные хлопья подвергают гексановой экстракции до остаточной концентрации масел в полезном продукте не более 0,5%, после которой осуществляют сушку продукта для выпаривания остаточного гексана, после чего высушенный полезный продукт подвергают экстракции 70%-ным водным раствором этилового спирта путем полива сверху перемещаемого по конвейерной ленте полезного продукта для отделения белка от полисахаридов, после чего указанный белок последовательно сушат в течение 4,5 ч при температуре 85-95°С для удаления остаточного спирта и трипсиновой составляющей и получения пищевого белка, который потом измельчают до порошкообразного состояния и гомогенизируют в 20%-ном растворе NaOH, а затем гомогенизированный продукт растворяют в воде и посредством спрейдраера распыляют полученный соевый пищевой белок в виде раствора в тару, где он высушивается.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве пищевых продуктов из генетически немодифицированной сои.

Из уровня техники известен способ получения пищевого белка из сои, раскрытый в описании к патенту РФ RU 2007927, опубликованном 09.10.1992, МПК-7 A 23 J 1/14. Указанный способ заключается в получении пищевого белка из растительного сырья, предусматривающем измельчение сырья, его экстрагирование в щелочной среде, отделение щелочного экстракта, изоэлектрическое осаждение белка из экстракта, его промывку и удаление алкалоидов, при этом удаление алкалоидов осуществляют непосредственно после измельчения сырья путем его экстрагирования жидкой двуокисью углерода при давлении выше атмосферного и отделения СО ₂-экстракта без сброса давления, который проводят в процессе щелочного экстрагирования до отделения щелочного экстракта. Это позволяет повысить выход белка за счет облегчения диффузии щелочного экстрагента при повышенном давлении и облегчения его отделения за счет нарушения сплошности клеточных оболочек сырья при сбросе давления в процессе щелочной экстракции, что повышает производительность способа, а также за счет физических свойств жидкой двуокиси углерода позволяет удалить не только алкалоиды, но и жирорастворимые вещества типа хлорофилла. Экстрагирование жидкой двуокисью углерода осуществляют путем по меньшей мере однократной пропитки сырья жидкой двуокисью, ее сплава, сброса давления до атмосферного и повторной пропитки при возврате слитой двуокиси углерода. Это позволяет доизмельчить сырье, чтобы увеличить поверхность контакта фаз и скорость массообмена при экстрагировании жидкой двуокисью углерода и щелочным экстрагентом, что дополнительно увеличивает производительность процесса за счет сокращения времени.

Однако описанный выше способ имеет низкую производительность и значительные трудозатраты на его производство, объясняющиеся тем, что в этом известном способе приходится вести обработку значительных масс сырья, "разбухшего" в щелочной среде, расходуя значительное количество реагентов и используя сложные технологические параметры.

В качестве прототипа предложенного технического решения может быть принят способ получения пищевого белка из растительного сырья - соевых бобов, раскрытый в описании к патенту RU 2124844 С1, опубликованном 20.01.1999, МПК-7 A 23 J 1/14. В данном способе, заключающемся в очистке исходного сырья, его помоле с отделением отрубей, получении фугата и шрота центрифугированием, коагуляции белка как сырца изолята из фугата, а также экстракции липидов с помощью жидкой двуокиси углерода под давлением выше атмосферного, вслед за помолом растительного сырья проводят его растворение и суспензирование в воде с последующим выделением сырца белкового изолята и шрота, а экстракцию липидов производят на последней стадии процесса непосредственно из полученного сырца изолята и шрота. При этом экстракцию липидов производят проточно-прерывисто, пропуская жидкую двуокись углерода сквозь массу изолята. Вместе с тем экстракцию липидов производят при давлении 5,6-6,5 МПа, а помол соевых бобов производят при температуре не выше 40°С с получением зерен размерами менее 45-65 мкм. В предпочтительном варианте растворение и суспензирование растительного сырья проводят в питьевой воде, имеющей рН 6-7.

В качестве недостатка описанного выше способа следует отметить относительную сложность обеспечения технических условий, при которых реализуется экстракция липидов. Так указанный процесс экстракции возможен только при обеспечении давления свыше 5 МПа, а используемая в качестве сольвента двуокись углерода для того, чтобы она приняла жидкое агрегатное состояние (из обычного газообразного при нормальных условиях), нужно предварительно сильно охладить.

Таким образом, технической задачей настоящего изобретения является возможность реализации процессов экстракции в нормальных условиях (т.е. при обеспечении комнатной температуры, атмосферного давления и т.д.), без реализации сложных технологических процессов, требующих обеспечения повышенного давления или повышенной/пониженной температуры.

Указанная техническая задача достигается за счет того, что отсортированные по качеству наиболее крупные бобы сои сушат, затем каждый боб дробят на четыре части и вакуумным отсосом очищают от шелухи, затем нагретые до температуры 55-70°С и увлажненные части бобов после размягчения прогоняют между вращающимися роликами для получения сплющенных хлопьев толщиной порядка 0,35 мм, далее полученные хлопья подвергают гексановой экстракции до остаточной концентрации масел в полезном продукте не более 0,5%, после которой осуществляют сушку продукта для выпаривания остаточного гексана, после чего высушенный полезный продукт подвергают экстракции 70% водным раствором этилового спирта путем полива сверху перемещаемого на конвейерной ленте полезного продукта для отделения чистого белка от полисахаридов, после чего указанный чистый белок последовательно сушат в течение 4,5 часов при температуре 85-95°С для удаления остаточного спирта и трипсиновой составляющей и получения пищевого белка, который потом измельчают до порошкового состояния и гомогенизируют в 20% растворе NaOH, а затем гомогенизированный продукт растворяют в воде и посредством спрейдраера распыляют полученный соевый пищевой белок в виде раствора в тару, где он высушивается.

Предложенный способ реализуется следующим образом.

Собранные бобы генетически немодифицированной сои сортируют по размерам и качеству. Указанный процесс достаточно легко автоматизировать. Для этого достаточно взять несколько сит с разными размерами ячеи и пропустить собранные бобы сои последовательно через указанные сита, начиная с сита с самой крупной ячеей. Через сита пройдут только те бобы сои, размеры которых меньше размера ячеи. Более же крупные бобы сои останутся в сите. В результате все бобы сои будут рассортированы на несколько групп, количество которых определяется количеством использованных сит. После этого приступают к следующему этапу предложенного способа. Наиболее крупные и качественные (т.е. без видимых гнилостных участков) из отсортированных бобов сои последовательно сушат, очищают от шелухи и дробят, пластифицируют и сплющивают.

а) Процесс сушки можно легко осуществить посредством вентилятора, нагнетающего теплый воздух в зону размещения отсортированных бобов сои. Предварительная сушка необходима для того, чтобы облегчить последующий процесс их шелушения. В результате сушки бобов их шелуха легко отслаивается от их ядра.

б) Шелушение бобов сои можно автоматизировать, пропуская бобы через дробильную машину, разбивающую бобы на четыре части и камеру с вакуумным отсосом шелухи. Вследствие того, что шелуха после сушки не очень плотно прилегает к их ядру, она сравнительно легко отделяется от ядра и удаляется с помощью вакуумного отсоса.

в) Для того чтобы пластифицировать отшелушенные четвертинки бобов сои, их предварительно нагревают до 55÷70°С, а затем увлажняют водой или паром. После указанных операций бобы сои размягчаются (пластифицируются) и становятся более пригодными для последующей обработки.

г) После пластификации бобов сои их прогоняют между двумя вращающимися роликами. На выходе роликов из бобов сои получают сплющенные хлопья толщиной порядка 0,35 мм.

Далее приступают к основному этапу переработки бобов сои: полученный продукт - сплющенные хлопья сои последовательно подвергают гексановой экстракции, сушат и подвергают спиртовой экстракции. При этом на стадии гексановой экстракции из бобов сои от исходного продукта отделяются жирные масла, на стадии же спиртовой экстракции от исходного продукта отделяются полисахариды.

Для реализации указанных процессов сплющенные хлопья бобов сои помещают на движущуюся конвейерную ленту и льют сверху на них соответствующий сольвент. В случае гексановой экстракции в качестве сольвента используют гексан. Проходя через сплющенные хлопья бобов сои, гексан вместе с собой вымывает из них все жирные масла. После указанного процесса образуются полезный продукт - «белые хлопья» (т.е. белок + полисахариды) и взвесь гексана с нерастворенными в нем жирными маслами. После гексановой экстракции концентрация масел в полезном продукте не превышает 0,5%.

В результате проведенных исследований установлено, что при использовании известной процедуры отгонки гексана (применение повышенной температуры, пропаривания) приводит к тому, что от поверхностных слоев «белых хлопьев» гексан выводится быстрее, чем из внутренних. В результате подсушки верхний слой приобретает жесткость и корку, препятствующую процессу вывода остаточного гексана из внутренних слоев. Кроме того, применение высокой температуры отрицательно сказывается на процессе сохранения полезного продукта. В связи с этим использовано нововведение, заключающееся в том, что после гексановой экстракции полезный продукт высушивают при комнатной температуре, при которой процесс высыхания сопровождается естественной отгонкой гексана по всем слоям одинаково. Указанный процесс производится для того, чтобы из полезного продукта («белых хлопьев») выпарить осевший в нем после гексановой экстракции остаточный гексан путем естественного его испарения.

Приступая к спиртовой экстракции, в качестве сольвента используют водный раствор этилового спирта (порядка 70%). Точно также, как и в случае гексановой экстракции полезный продукт помещают на движущуюся конвейерную ленту и льют сверху на него раствор этилового спирта. Проходя через полезный продукт, раствор этилового спирта вместе с собой вымывает из него все полисахариды. После указанного процесса образуется пищевой белок и отделенный от него раствор полисахаридов в этиловом спирте.

После описанных выше процессов экстракции приступают к последнему этапу получения соевого пищевого белка, включаемого в разные пищевые добавки. В рамках данного этапа пищевой белок последовательно сушат, термообрабатывают, измельчают, гомогенизируют его в щелочной среде и растворяют в воде, затем посредством спрейдраера распыляют полученный продукт - соевый пищевой белок в тару пользователя и высушивают его.

а) Процесс сушки, необходимый для удаления остаточного спирта в белке, осуществляется при помощи сушильной вакуумной установки, в которой белок выпаривается и сушится в течение четырех с половиной часов при температуре 85-95°С. Это позволяет дополнительно удалить трипсиновую составляющую из обработанного продукта.

б) Для того, чтобы придать пищевому белку порошкообразную форму (порошок легко можно добавить в любой пищевой продукт), его измельчают при помощи портативной мельницы турбинного типа (ультраротора). Таким образом на выходе ультраротора будет получен порошкообразный соевый белок.

в) Для того, чтобы придать соевому белку свойство лучше растворяться в воде, его гомогенизируют в щелочной среде, например в 20% растворе NaOH. При этом молекулы белка, предварительно свернутые в спираль, распрямляются и «чувствительные» к воде атомы данных молекул занимают в них такое положение, при котором указанные атомы могут легко взаимодействовать с водой. Переработанный подобным образом соевый белок получает возможность легко растворяться в воде.

Практика использования щелочной среды при гомогенизации показывает, что при осаждении и разбавлении водой (а не кислотной средой) получается белок повышенной биологической ценности, поскольку этот процесс не сопровождается разрушением части аминокислот, как это происходит в щелочных растворах белка при обычных способах получения изолята. Ко всему прочему, решая задачу распрямления молекул белка и повышения их взаимодействия с водой, использование воды как среды растворения белка с последующей сушкой закрепляет процесс распрямления за счет того, что распрямленные молекулы уже вступили во взаимодействие с водой. Поэтому последующая их сушка - это операция приведения хорошо растворяющегося белка к состоянию удобного хранения и дозированного использования.

г) После процесса гомогенизации полученный продукт растворяют в воде и распыляют его посредством спрейдраера (распылителя) в соответствующую тару пользователя. Указанный процесс необходим для того, чтобы придать пищевому соевому белку большую «функциональность» (т.е. способность равномерно растворяться в тех продуктах, в которые он впоследствии будет добавляться). Так подвергнутый рассматриваемому процессу пищевой соевый белок при добавлении его в продукты питания будет химически связывать не только воду, но и различные жиры. Распыление водорастворенного белка также является по сути процессом дополнительной гомогенизации за счет механического воздействия под давлением, в результате которого волокнистые молекулы белка разрыхляются и разрушаются.

д) Высушивают полученный продукт, после чего он готов к употреблению. Итоговые показатели полученного согласно заявленной технологии пищевого соевого белка

Таблица
Показатели		Содержание аминокислот (в 100 г белка)		Состав минералов (мг/100 г)
Влага, %	8	Треонин	4,2	Натрий	11
Белок, %	69-71	Серин	5,6	Калий	2200
Жир, %	1	Глютаминовая кислота	19,5	Кальций	350
Зола, %	7	Пролин	5,2	Фосфор	820
Волокно, %	5	Глицин	4,6	Железо	11
рН	6,9-7,2	Аланин	4,4	Магний	335
Пищевая ценность, ккал на 100 г	290	Цистин	1,6	Цинк	3
		Валин	5,0	Медь	1,2
		Метионин	1,4
		Изолейцин	4,8
		Фенилаланин	5,3
		Гистидин	2,7
		Лизин	6,4
		Аргинин	7,6
		Триптофан	1,5
		Аспарагиновая кислота	11,5

Полученный описанным выше образом пищевой белок затем фасуют и отправляют по назначению.

Предложенный способ получения пищевого белка из бобов генетически немодифицированной сои помимо того, что он позволяет повысить производительность получения пищевого белка, снизить трудозатраты на его производство и повысить его качество, дополнительно позволяет технологически реализовать процесс экстракции в нормальных условиях, без реализации сложных технологических процессов, требующих обеспечения повышенного давления или повышенной (пониженной) температуры.