способ получения пищевых белковых продуктов

Формула изобретения

1. Способ получения пищевого белкового продукта из гидробионтов и пищевых отходов их переработки, включающий мойку сырья, измельчение, ферментативный гидролиз и инактивирование фермента с получением белкового продукта с последующим его концентрированием, отличающийся тем, что гидролиз проводят ферментным препаратом Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,1-0,2% от массы измельченного сырья.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в белковый продукт или белковый концентрат дополнительно вводят вкусовые добавки и специи.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано для получения высокобелковых пищевых концентратов и белковых продуктов питания, имеющих функциональное назначение, из морских гидробионтов и пищевых отходов их переработки.

Известен сухой ферментированный аминосодержащий гидролизат «СФАГ-2», который получают из смеси живой рыбы семейства карповых и пищевого субпродукта после автолиза и ферментативного гидролитического расщепления под действием ферментного препарата Flavozyme 500L, последующего центрифугирования, осветления и сепарирования с дальнейшим концентрированием жидкой фазы и высушиванием методом сублимации.

Готовый продукт представляет собой биологически активную добавку к пище, обогащенную аминокислотами, с широким спектром лечебно-профилактических свойств (Поверин А.Д. Технология получения белкового препарата «СФАГ-2». Рыбная промышленность, 2006, №1, С.20-22).

Недостатком является то, что при производстве белкового препарата «СФАГ-2» применяют автолиз рыбного сырья, что может приводить к снижению общего количества белка, аминокислот, в том числе незаменимых, в процессе изготовления продукта.

Кроме того, конечный продукт имеет горький вкус и темный цвет, что отрицательно сказывается на потребительских качествах данного продукта как продукта широкого потребления.

Вдобавок при производстве белкового препарата «СФАГ-2» используют щелочь, которую в дальнейшем необходимо нейтрализовать и затем отсепарировать полуфабрикат, что приводит к удорожанию продукта.

Известен способ получения белково-углеводного мидийного концентрата на основе ферментативного гидролиза. Из моллюсков удаляют морскую воду, заключенную между створками, измельчают их, смешивают с водой, нагревают, затем проводят двухстадийный гидролиз: на первой стадии используют протосубтилин, а на второй - экстракт солода. Далее гидролизат фильтруют, центрифугируют и концентрируют (патент РФ №2066105, A23J 1/04, A23L 1/333, публ. 1996).

Недостатками известного способа получения пищевого концентрата является двухстадийность гидролиза, а также наличие размельченных створок раковин моллюска в гидролизате и необходимость процесса фильтрации для их удаления, но отделение осадка от жидкой фазы после гидролиза приводит к значительным потерям белковых веществ, в том числе аминокислот, что снижает биологическую ценность готового продукта.

Известен способ получения белково-нуклеинового гидролизата, который включает ферментативный гидролиз животного сырья морского происхождения двумя этапами. На первом этапе используют молоки осетровых и лососевых рыб, которые гомогенизируют и подвергают автолизу, что приводит к тому, что протеины гидролизуются до свободных аминокислот, а ДНК до нуклеотидов, однако часть ДНК и белков в полимерной форме содержится в осадке. Поэтому на втором этапе осадок отфильтровывают и дополнительно обрабатывают ферментным комплексом «коллагеназа» из гепатопанкреаса камчатского краба. После гидролиза проводят инактивацию ферментов температурной обработкой гидролизата.

Конечный продукт после дополнительной подготовки можно использовать только как биологически активную добавку к пище (патент РФ №2055482, А23J 3/04, 3/00, 3/34, А61К 35/60, публ. 10.03.1996 г.).

Недостатком способа является стадия автолиза, в процессе которого возможна потеря аминокислот, а также необходимость фильтрования осадка, что увеличивает длительность процесса и его стоимость.

Отрицательным моментом является также горький вкус конечного продукта.

Известен продукт, обогащенный свободными аминокислотами, и способ его получения, который включает измельчение сырья, добавление в него 5-20% водно-спиртового раствора из расчета 1:1-1:5, подщелачивание раствором NaOH до рН 8,0-8,5, гидролиз с помощью ферментных препаратов мегатерии, панкреатин, а также ферментных препаратов, полученных из пилорических придатков дальневосточных лососей (пилорин) и гепатопанкреаса камчатского краба, дальнейшее нагревание в течение 15 мин при 80°С, фильтрование через миткалевый фильтр, отделение осадка и высушивание фильтрата. В качестве исходного сырья используются молоки корюшки, сельди тихоокеанской, лососевых рыб, мантия и гонады гребешка Приморского, мидия тихоокеанская, корбикула японская, мерценария, внутренности анадары, мактры, спизулы, устрицы.

Полученные продукты, обогащенные аминокислотами, являются биологически активными добавками к пище (патент РФ №2171066 A23L 1/325, A23L 1/33, A23L 1/333, публ. 27.07.2001 г).

Недостатком указанного способа является введение спирта и щелочи в гидролизат, что приводит к накоплению некоторых токсичных продуктов распада, а также использование большого количества ферментов, придающих горький вкус конечному продукту.

Наиболее близким к заявленному техническому решению по наличию и сходству существенных признаков является способ переработки мидий. Способ включает промывку мидий, дробление их и последующую обработку водным раствором фермента протомегатерина или протакрина в течение 1-2 час при температуре 30-60°С. Далее гидролизат нагревают до 80-90°С в течение 10-20 мин для инактивирования фермента. Затем фильтруют и центрифугируют с выделением пастообразного белкового продукта, а супернатант концентрируют при 80-90°С до содержания сухих веществ 30-50% с получением белково-углеводного концентрата.

Готовый продукт может использоваться в качестве лечебно-профилактического средства или пищевого белкового продукта (п. РФ №2090084, A23J 1/04, А23L 1/333, опубл. 20.09.1997 г.).

Недостатками указанного способа являются высокая вероятность развития санитарно-показательной, условно-патогенной, патогенной микрофлоры в результате возможного попадания микроорганизмов с неразделанной мидии при дроблении твердых покровов.

Кроме того, готовый продукт имеет низкие потребительские свойства за счет наличия горького вкуса и темно-коричневого цвета.

Задачей изобретения является получение пищевых белковых продуктов и белкового концентрата из морских беспозвоночных и пищевых отходов их переработки с улучшенными технологическими и органолептическими характеристиками.

Задача решается тем, что в способе получения белкового продукта, включающем мойку сырья, его измельчение, ферментативный гидролиз и выдерживание при 80-90°С для инактивирования фермента, гидролиз проводят ферментным препаратом Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,1-0,2% от массы измельченного сырья. Для получения белкового концентрата после гидролиза белковый продукт концентрируют.

При этом в белковый продукт или белковый концентрат дополнительно вводят вкусовые добавки и специи.

Заявленный технический результат выражается в улучшении технологических и органолептических характеристик, а также в расширении аминокислотного состава белкового продукта.

Технический результат достигается за счет использования для гидролиза ферментного препарата Протамекс.

Протамекс является протеазным комплексом, продуцируемым микроорганизмами рода Bacillus. Активность ферментативного препарата составляет 400 Протеолитических единиц на 1 г. Протамекс не образует горьких пептидов на любой стадии ферментативного гидролиза.

Использование Протамекса для гидролиза сырья в заявленном способе позволяет провести гидролитическое расщепление белков различных видов моллюсков до аминокислот и других составляющих компонентов, что обеспечивает лучшую усвояемость белкового компонента сырья морского происхождения, а это, в свою очередь, повышает пищевую ценность готового белкового продукта.

При этом глубина гидролиза составляет 41-72% от общего содержания белка. Это обеспечивает накопление в конечном продукте аминокислот, необходимых организму, в том числе незаменимых (триптофан, фенилаланин и тирозин, лизин, валин, изолейцин, треонин, метионин и цистеин), а также такой ценной аминокислоты, как таурин, что способствует приданию функциональных свойств конечному продукту.

Кроме того, использование фермента Протамекс, разрешенного для применения в пищевых производствах и пищевых системах, обеспечивает приятный вкус (мясной привкус) готовому продукту без наличия горечи в отличие от известных аналогичных продуктов и серо-бежевый или кремовый цвет.

Для ферментативного гидролиза используют Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,1-0,2% от массы измельченного сырья. Гидролиз проводят в течение 2-3 час при температуре 35-50°С, а затем фермент инактивируют путем выдерживания гидролизата при температуре 80-90°С.

Для определения оптимальных параметров ферментативного гидролиза проведены исследования на динамические изменения его глубинных процессов.

В процессе гидролиза отбирали пробы через каждые 60 минут. В подготовленных пробах определяли количественные показатели небелкового азота (N_нб), которые представлены в табл. 1.

Таблица 1 Накопление небелкового азота в процессе ферментативного гидролиза моллюсков
Время, час	0	1	2	3	4	6
Nнб, мг %	179,5	589,09	1040,0	1303,0	1324,0	1358,0

Как видно из табл.1, в течение 3-х часов гидролиза активно идет накопление небелкового азота. Далее процесс стабилизируется, т.е. оптимальное время накопления белкового компонента 3 часа.

Химические показатели гидролизата представлены в табл. 2.

Таблица 2 Химические показатели гидролизата
Наименование показателя	Содержание в 100 г продукта
Общий белок сырья	16,8 мг%
Белок гидролизата	8,4 мг%*
Вода	87,63%
Вязкость	11,66 мм2/С
* - с учетом разведения сырья водой 1:1 перед гидролизом.

Из табл. 2 видно, что в процессе гидролиза не теряется белковый компонент и его содержание в гидролизате остается таким же, как и в исходном сырье. При этом увеличивается вязкость гидролизата по сравнению с нативной системой, что говорит об улучшении технологических характеристик. Так гидролизат имеет сметанообразную консистенцию, следовательно, белок находится в данной системе в отличие от нативной системы, где часть белка выпадает в осадок и потому теряется из конечного продукта.

Результаты визуального изменения гидролизата в процессе ферментативного гидролиза (органолептические показатели) представлены в табл. 3.

Таблица 3 Визуальные динамические изменения гидролизата в процессе ферментолиза
Время гидролиза, час	Консистенция	Цвет	Запах
0	Жидкая, неоднородная отдельные кусочки ткани	Светло-кремовый	Свойственный морепродуктам, без порочащего
2	Жидкая, однородная пенообразование	Светло-кремовый	Свойственный морепродуктам, без порочащего
3	Сметанообразная, однородная	Кремовый	Свойственный морепродуктам, приятный, без порочащего
6	Сметанообразная, однородная	Серо-бежевый	Свойственный морепродуктам, без порочащего

При этом на всех стадиях гидролиза гидролизат имел приятный вкус, без горечи.

Таким образом, полученные гидролизаты представляют собой белковую массу (белковый продукт) с густой однородной структурой от беловатого до кремового цвета с приятным запахом и мясным привкусом, без горечи.

Белковый продукт используют для получения сухой белковой добавки, белковых соусов, заливок и приправ к холодным закускам, первым или вторым блюдам.

Для получения белкового концентрата белковый продукт высушивают или упаривают любым известным способом.

Белковый концентрат представляет собой порошок от светло-серого до кремово-бежевого цвета, хорошо растворимый в воде, обладающий приятным запахом и вкусом. Остаточная влажность сухого белкового продукта составляет не более 8%. Срок хранения белковых концентратов при температуре от 0 до 20°С и относительной влажности воздуха 70% 2 года.

Готовый пищевой белковый концентрат - это целевой продукт, содержащий свободные аминокислоты: аспарагиновую кислоту, треонин, серии, глутаминовую кислоту, пролин, глицин, аланин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, тирозин, фенилаланин, гистидин, лизин, аргинин, триптофан, таурин. Наличие свободных аминокислот обусловливает функциональное назначение конечного продукта, обеспечивающего интенсификацию анаболических процессов организма человека, иммуностимулирующее и антиоксидантное действие. Кроме того, таурин регулирует деятельность нервной и сердечно-сосудистой систем, а также усиливает деятельность головного мозга, что положительно влияет на потребительские свойства продукта. Такой продукт можно рекомендовать людям с повышенными физическими и умственными нагрузками.

Конечный продукт предназначен для употребления в виде белковой приправы, основы для бульонов, соусов, первых и вторых блюд.

В табл. 4 представлены химические показатели белкового концентрата.

Таблица 4 Химические показатели белкового концентрата
Наименование показателя	Значение показателя (содержание, %)
Вода	4-8
Белок	69-75,1
Липиды	1,8-2,4
Углеводы	4,6-16,3
Зола	8,3-10,5
Калорийность, ккал/100 г готового продукта	362,8-335,0

На основании табличных данных можно сказать, что готовый продукт содержит большое количество белка (69-75,1%).

Органолептические характеристики белкового концентрата представлены в табл. 5.

Таблица 5 Органолептические характеристики белкового концентрата
Наименование показателя	Характеристика
Структура	Порошкообразная
Вкус	Солоновато-сладкий, без горечи, без постороннего привкуса
Запах	Приятный, без постороннего запаха
Цвет	Серо-бежевый
Растворимость и прозрачность	Растворимость высокая, выпадение небольшого осадка

Также установлено, что экспериментальные образцы полученного белкового концентрата отвечают по показателям безопасности и качеству всем требованиям нормативных документов.

Результаты оценки микробиологических характеристик белкового концентрата согласно СанПиН 2.3.2.107801 представлены в табл. 6.

Дополнительно исследовали содержание сульфидредуцирующих клеток, которые были обнаружены в количестве 0,5 споры на 1 г продукта.

Таблица 6 Микробиологические показатели белкового концентрата
Объект, норма	МАФАнМ (кл/г)	Микробиологические показатели
		БГКП, в 0,1 г	St. aureus, в 0,1 г	Salmonella, Listeria monocytogenes в 25 г	Vibrio parahaemolyticus, в 100 г
СанПиН 2.3.2.1078-01 П.1.3.7.1	5×104	не допускается	не допускается	не допускается	не допускается
Белковый концентрат	7,3×10 3	Не обн.	Не обн.	Не обн.	Не обн.

Для реализации способа в качестве сырья берут мягкие ткани морских беспозвоночных и пищевые отходы их переработки, в частности сырье из ракообразных, двустворчатых, брюхоногих или головоногих моллюсков.

Вкусовые добавки и специи берут любые, используемые в пищевой промышленности, в частности сахар, глутаминат натрия, сорбат калия, перец черный и красный молотый, сельдерей, петрушку, чеснок.

Способ осуществляется следующим образом.

Пример 1. Мороженый пищевой белковый концентрат из пищевых тканей двустворчатых моллюсков.

В качестве сырья берут, например, мактру сахалинскую, мию обыкновенную, анадару, гребешок, гигантскую устрицу.

Берут 10 кг мороженого сырья, представляющего собой мягкие ткани моллюсков, дефростируют, тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке, затем на куттере в 300-500 об/мин.

В измельченное сырье добавляют 10 л питьевой воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,01 кг (0,1%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 40°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 3 часов. Полученный гидролизат прогревают в условиях водяной бани при температуре 85°С в течение 10 минут для инактивации ферментного препарата. Глубина гидролиза системы составляет 50-57%. Полученный белковый продукт представляет собой однородную массу сметанообразной консистенции бежево-кремового цвета с запахом, свойственным морепродуктам. Белковый продукт вносят в блок-формы, замораживают, затем упаковывают в пакеты из полимерных материалов под вакуумом и хранят при температуре минус 18°С и ниже в течение 12 мес. Используют для приготовления заливок и приправ ко вторым блюдам.

Пример 2. Дефростируют 10 кг мороженного сырья из мягких тканей моллюсков: мускул замыкатель, ногу с биссусной бороздкой, ротовые лопасти, мантию, аддуктор, внутренностный мешок, жаберную систему, сердце, пилорические органы. Тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке, затем на куттере в 300-500 об/мин.

В измельченное сырье добавляют 10 л питьевой воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,01 кг (0,1%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 35°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 3 часов. Затем прогревают полученный гидролизат в условиях водяной бани при температуре 90°С в течение 9 минут. Глубина гидролиза составляет 50%. Полученный гидролизат представляет собой систему сметанообразной консистенции.

Для стабильности и придания вкусовых свойств в полученный гидролизат добавляют сорбат калия в количестве 0,1% к общей массе, растительное масло 3%, сахар 2%, специи (перец черный и красный молотый, петрушка) в количестве 0,01%, глутаминат натрия 0,1%, тщательно перемешивают, фасуют в стеклянные банки или бутылки вместимостью 100-250 см³. Хранят при температуре от 0 до 6°С в течение 6 мес. Используют как соус для холодных закусок, первых и вторых блюд.

Пример 3. Белковая сухая приправа из пищевых тканей двустворчатых моллюсков.

Берут 10 кг сырья, представляющего собой мягкие ткани моллюсков, тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке, а затем на куттере в 300-500 об/мин. В измельченное сырье добавляют 10 л питьевой воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,02 кг (0,2%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 40°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 2 часов. Полученный гидролизат прогревают в условиях водяной бани при температуре 85°С в течение 10 минут. Глубина гидролиза составляет около 70%. Гидролизат представляет собой вязкую систему сливкообразной консистенции. Гидролизат подвергают упариванию на вакуумно-выпарной установке при температуре не выше 80°С, до значения остаточной влажности 50%. Полученный белковый продукт высушивают методом сублимационной сушки до остаточной влажности 8%. Общее содержание белка в 100 г продукта составляет 69 г. В белковый концентрат вносят специи (перец черный и красный молотый, сельдерей) в количестве 1% каждый к общей массе, глутаминат натрия 3%, сахар 5%, после чего фасуют в пакеты из полимерных материалов массой нетто 50-500 г. Срок хранения 24 месяца.

Пример 4. Мороженый белковый продукт из мягких тканей брюхоногого моллюска трубача.

Берут 10 кг мягких тканей трубача, тщательно моют, измельчают на мясорубке, затем на куттере в 300-500 об/мин. Добавляют 10 л водопроводной воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,01 кг (0,1%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 40°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 2,5 часов. Затем прогревают гидролизат в условиях водяной бани при температуре 85°С в течение 15 минут. Полученный гидролизат представляет собой белковый продукт однородной системы сливкообразной консистенции светло-кремового цвета. Белковый продукт вносят в блок-формы, замораживают и упаковывают в пакеты из полимерных материалов под вакуумом.

Хранят при температуре минус 18°С и ниже в течение 12 мес. Используют для приготовления заливок, соусов и приправ ко вторым и первым блюдам.

Пример 5. Белковый соус из пищевых тканей трубача.

Получают продукт, как в примере 4, но гидролиз проводят при 35°С в течение 3 часов. Глубина гидролиза системы составляет 45,8%. Полученный гидролизат представляет собой белковый продукт однородной массы сметанообразной консистенции. В него добавляют сорбат калия в количестве 0,1% к общей массе, растительное масло 3%, сахар 2% и специи в количестве 0,01%, глутаминат натрия 0,1%. Все тщательно перемешивают и фасуют в стеклянные банки или бутылки вместимостью 100-250 см ³. Хранят при температуре от 0 до 6°С в течение 6 мес. Используют как соус для холодных закусок, первых и вторых блюд.

Пример 6. Сухая белковая добавка из пищевых тканей трубача.

Способ осуществляют, как в примере 4, но ферментный препарат Протамекс вносят в количестве 0,02 кг (0,2%), гидролиз проводят при 50°С в течение 2 часов. Глубина гидролиза составляет 54,3%. Полученный гидролизат представляет собой белковый продукт сметанообразной консистенции. Белковый продукт упаривают на вакуумно-выпарной установке при температуре не выше 80°С до значения остаточной влажности 50%, затем высушивают методом сублимационной сушки до остаточной влажности 8%. Общее содержание белка на 100 г продукта составляет 71,5 г. В концентрат вносят специи (перец черный и красный молотый, сельдерей) в количестве 1% каждый к общей массе, глутаминат натрия 3%, сахар 5%, после чего фасуют в пакеты из полимерных материалов массой нетто 50-500 г.

Срок хранения - 24 месяца.

Пример 7. Белковый соус из некондиционного или нестандартного мяса крабов и креветок.

Дефростируют 10 кг мороженого сырья ракообразных. Тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке, затем на куттере в 300-500 об/мин. Добавляют 10 л питьевой воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,02 кг (0,2%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 35°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 2 часов. Затем прогревают полученный гидролизат в условиях водяной бани при температуре 85°С в течение 10 минут. Глубина гидролиза составляет 59,5%. Полученный гидролизат представляет собой систему сметанообразной консистенции. В него добавляют сорбат калия в количестве 0,1% к общей массе, растительное масло 3%, сахар 2%, специи (перец черный и красный молотый, петрушка) в количестве 0,01%, глутаминат натрия 0,1%, тщательно перемешивают, фасуют в стеклянные банки или бутылки емкостью 100-250 см³. Хранят при температуре от 0 до 6°С в течение 6 мес. Используют как соус для холодных закусок, первых и вторых блюд.

Пример 8. Мороженый белковый продукт из мяса крабов и креветок.

Дефростируют 10 кг мороженного сырья, представляющего собой нестандартное или некондиционное мясо ракообразных. Тщательно моют водопроводной водой, измельчают на мясорубке, затем на куттере в 300-500 об/мин. В смесь вводят 10 л питьевой воды, содержащей ферментный препарат Протамекс с активностью 400 ПЕ/г в количестве 0,01 кг (0,1%). Смесь нагревают на водяной бане до температуры 40°С и выдерживают при регулярном помешивании в течение 2 часов. Затем прогревают полученный гидролизат в условиях водяной бани при температуре 85°С в течение 10 минут. Глубина гидролиза системы составляет 67%. Полученный гидролизат представляет собой белковый продукт однородной массы сметанообразной консистенции вязкостью, на 95% превышающей вязкость воды. Готовый белковый продукт вносят в блок-формы, подвергают замораживанию, упаковывают в пакеты из полимерных материалов под вакуумом, хранят при температуре минус 18°С и ниже в течение 12 мес. Используют для приготовления заливок и приправ ко вторым блюдам.

Пример 9. Сухая белковая добавка из некондиционного или нестандартного мяса крабов и креветок.

Получение продукта проводят, как в примере 7, но ферментный препарат Протамекс вносят в количестве 0,01 кг (0,1%), а гидролиз проводят при 50°С в течение 3 часов. Глубина гидролиза составляет 71,5%. Полученный гидролизат представляет собой систему сметанообразной консистенции с вязкостью, на 90% превышающей вязкость воды. Гидролизат упаривают на вакуумно-выпарной установке при температуре не выше 80°С, до значения остаточной влажности 50%, затем высушивают методом сублимационной сушки до остаточной влажности 8%. Общее содержание белка на 100 г продукта составляет 75,1 г. В концентрат вносят специи (перец черный и красный молотый, сельдерей) в количестве 1% каждый к общей массе, глутаминат натрия 3%, сахар 5% и смешивают.

Готовый белковый концентрат представляет собой порошок кремовато-серого цвета, хорошо растворимый в воде, обладающий приятным запахом и сладковатым вкусом. Остаточная влажность сухого продукта составляет не более 8%. Концентрат фасуют в пакеты из полимерных материалов массой нетто 50-500 г. Срок хранения 24 месяца.