RU2250026C2 - Способ получения белкового продукта из отрубей - Google Patents
Способ получения белкового продукта из отрубей Download PDFInfo
- Publication number
- RU2250026C2 RU2250026C2 RU2002132034/13A RU2002132034A RU2250026C2 RU 2250026 C2 RU2250026 C2 RU 2250026C2 RU 2002132034/13 A RU2002132034/13 A RU 2002132034/13A RU 2002132034 A RU2002132034 A RU 2002132034A RU 2250026 C2 RU2250026 C2 RU 2250026C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- bran
- protein
- suspension
- treatment
- units
- Prior art date
Links
Landscapes
- Preparation Of Compounds By Using Micro-Organisms (AREA)
- Coloring Foods And Improving Nutritive Qualities (AREA)
Abstract
Изобретение относится к получению белковых продуктов и может быть использовано в мукомольном производстве, пищевой и микробиологической промышленности для получения белковых добавок к продуктам питания, композитных формул и модулей с улучшенными и регулируемыми свойствами и получения белковых гидролизатов для питательных сред. Измельченные отруби заливают водопроводной водой, содержащей пектолитический ферментный препарат. Обработку осуществляют 40...60 минут при 50+-2°С при перемешивании. Затем в суспензию вносят водный раствор ксиланазного ферментного препарата и осуществляют обработку. Потом в суспензию вносят водный раствор целлюлазного ферментного препарата. По окончании ферментативной обработки рН суспензии доводят до 10...11 концентрированным раствором щелочи в присутствии тиосульфата натрия. Щелочную экстракцию осуществляют при температуре 50...60°С. Затем экстракт сепарируют для отделения крахмало-белкового продукта и подкисляют 10%-ным раствором HCI. Суспензию белка подвергают центрифугированию. Выпавший осадок нейтрализуют 5%-ным раствором NaOH и промывают водой. При этом обеспечивается увеличение выхода белкового продукта и ускорение процесса. 1 з.п. ф-лы, 1 табл.
Description
Изобретение относится к получению белковых продуктов и может быть использовано в мукомольном производстве, пищевой и микробиологической промышленности для получения белковых добавок к продуктам питания, композитных формул и модулей с улучшенными и регулируемыми свойствами и получения белковых гидролизатов для питательных сред.
Отруби являются побочными продуктами переработки зерна с содержанием белка от 15 до 18%. Из-за высокого содержания в них клетчатки и гимицеллюлоз (10-12% и 17-26% соответственно) использование их в качестве кормов для сельскохозяйственных животных ограничено. Однако при имеющемся дефиците белка во всем мире, в т.ч. и в России, остро стоит проблема поиска новых источников белка. Таким источником могут быть отруби. Непосредственная экстракция белков из измельченных отрубей щелочью позволяет выделить чуть более 50% от их общего содержания.
Известно, что клеточные стенки растительного сырья состоят из целлюлозных микрофибрилл, встроенных в матрицу, состоящую из гемицеллюлоз, мечника и пектиновых веществ. Это позволило предположить, что целлюлозные, гемицеллюлазные и пектолитические ферменты, избирательно катализируя гидролиз некрахмальных полисахаридов, находящихся во взаимосвязи с белковыми молекулами, облегчат доступ к ним экстрагентов и таким образом смогут увеличить выход белка на стадии щелочного экстрагирования.
Известен способ получения белкового продукта из отрубей, предусматривающий щелочное экстрагирование сырья, отделение белка. Обработку ферментами пектолитического, гемицеллюлазного и целлюлолитического действия осуществляют одновременно в течение 4-7 часов. При этом экстракцию белка щелочью осуществляют при рН 8-9 [Cereal chemistry, 1981, V/ 58, №4, р.264-266].
Недостатками данного способа является низкий выход белка (38,5% от общего содержания его в сырье) и длительность процесса его экстрагирования.
Наиболее близким к изобретению по технической сущности и достигаемому результату является способ получения белка из отрубей, предусматривающий щелочное экстрагирование сырья, отделение экстракта от шрота отрубей и последовательное выделение из экстракта крахмало-белковой фракции и целевого продукта. Экстрагирование сырья проводят в присутствии тиосульфата натрия, взятого в количестве 0,05-1,0% от массы сырья, при рН 10-11 и температуре 50-60°С в течении 1 часа, а выделение целевого продукта - при рН 4,0-4,5 [Пат. РФ 2063144, 27.12.93, МКИ 6 A 23 j 1/12].
Недостатком данного способа является невысокий выход белкового продукта (45-50%).
Задачей данного изобретения является увеличение выхода белкового продукта и ускорение процесса.
Поставленная задача достигается тем, что в способе получения белкового продукта из отрубей, включающем щелочное экстрагирование сырья, отделение экстракта от шрота отрубей и последовательное выделение из экстракта крахмало-белковой фракции и целевого продукта, согласно изобретению отруби перед щелочным экстрагированием подвергают ферментативной обработке, ферменты вносят последовательно: в начале пектолитического действия из расчета 2,0...5,0 ед пектолитической активности на 1 г отрубей и целлюлолитического действия из расчета 4,0...9,0 ед целлюлолитической активности на 1 г отрубей, при этом время обработки каждым ферментным препаратом составляет 40...60 минут при температуре 50+-2°С, гидромодуле 10-1...12-1 и нейтральных значениях рН.
Отличием является также то, что в качестве исходного сырья используют как пшеничные, так и ржаные отруби.
Обработка ферментами в указанной последовательности в количестве 2,0...5,0 ед пектолитической активности, 30...60 ед ксиланазной активности и 4,0...9,0 ед целлюлолитической активности на 1 г отрубей обусловлена тем, что она является оптимальной для гидролиза всех некрахмальных полисахаридов, входящих в состав отрубей.
Пектолитический ферментный препарат размягчает вначале клеточные стенки, гидролизуя пектиновые вещества, и делает сырье более доступным действию других ферментов. Затем ксиланазный ферментный препарат гидролизует ксилан и арабиноксилан сырья, тем самым открывая и делая доступной гидролизу целлюлолитическими ферментными препаратами содержащуюся в сырье клетчатку. Последовательный гидролиз некрахмальных полисахаридов сырья позволяет, в конечном счете, разрушить связи между полисахаридами и белком и повысить выход последнего при щелочном экстрагировании. Одновременное использование трех вышеперечисленных ферментных препаратов дает несколько худшие результаты по выходу белка даже по сравнению с использованием только одного или одновременно двух ферментных препаратов вероятно из-за наличия конкуренции за субстрат со стороны гидролитических ферментов (Таблица).
Использование концентраций ферментов ниже вышеприведенных значений не позволяет в достаточной мере гидролизовать некрахмальные полисахариды отрубей, что, в конечном счете, снижает выход белка при последующем щелочном экстрагировании.
Использование более высоких концентраций указанных ферментных препаратов также снижает выход белка при последующем щелочном экстрагировании.
Использование более высоких концентраций указанных ферментных препаратов также снижает выход белка при последующем щелочном экстрагировании вероятно из-за наличия конкуренции биокатализаторов за сырье и ингибирования их продуктами реакции.
Время обработки отрубей каждым ферментным препаратом выбрано для обеспечения частичного гидролиза пектина, ксилана, арабиноксилана и клетчатки, содержащихся в отрубях, способствующего высвобождению белка из сырья.
Уменьшение времени обработки отрубей каждым из ферментных препаратов (менее 40 минут) снижает степень гидролиза вышеперечисленных полисахаридов, и как следствие снижается выход белка при последующем щелочном экстрагировании.
Увеличение времени обработки (свыше 60 минут) не приводит к дальнейшему повышению выхода белка и поэтому является экономически и технологически нецелесообразным.
Температура ферментативной обработки (50+-2°С) обусловлена тем, что биокатализаторы имеют свои оптимальные температуры действия. Оптимальной для работы пектолитических, ксиланазных и целлюлолитических ферментов является температура 50+-2°С. Снижение температуры приводит к замедлению процесса гидролиза некрахмальных полисахаридов указанными ферментами и как следствие к увеличению времени гидролиза, что является экономически нецелесообразным. Увеличение температуры, с одной стороны, приводит к частичному завариванию крахмала сырья и образованию гелеобразной массы, в которой замедляются процессы сорбции и десорбции ферментов на сырье, и тем самым замедляется процесс гидролиза некрахмальных полисахаридов; с другой стороны, при высоких температурах происходит частичная денатурация белков, как сырья, так и ферментных препаратов.
Гидромодуль (соотношение жидкой фазы к твердой) ферментативной обработки (10-1...12-1) отрубей выбран, исходя из особенностей используемого сырья. При низких значениях гидромодуля получаются густые желеобразные среды (из-за большой концентрации крахмала), в которых затруднен процесс сорбции и десорбции ферментов и отвод продуктов реакции из реакционной зоны, как следствие этого удлиняется время, необходимое на гидролиз некрахмальных полисахаридов, и быстрее происходит ингибирование ферментов продуктами реакций. Все это приводит к снижению степени гидролиза некрахмальных полисахаридов и уменьшает выход белка при последующем его щелочном экстрагировании.
Увеличение значения гидромодуля свыше 12-1 не приводит к дальнейшему повышению выхода белка при щелочном экстрагировании и поэтому является экономически и технологически нецелесообразным.
Нейтральные значения рН для ферментативной обработки пшеничных отрубей признаны оптимальными для действия пектолитических, ксиланазных и целлюлолитических ферментов на исследуемом сырье. Сдвиг значений рН в кислую или щелочную зоны приводит к замедлению процесса гидролиза некрахмальных полисахаридов и, следовательно, к увеличению времени обработки, что является экономически и технологически нецелесообразным. Выбор нейтральных значений рН для ферментативной обработки отрубей позволяет вместо буферных растворов использовать водопроводную воду (рН 6,8...7,2), что существенно повышает технологичность процесса.
Использование пшеничных и ржаных отрубей в качестве исходного сырья обусловлено тем, что в России пшеница и рожь являются основными зерновыми культурами.
Данные по выделению белка из ржаных отрубей в литературе, практически, отсутствуют.
Способ осуществляют следующим образом. Измельченные отруби заливают водопроводной водой, содержащей пектолитический ферментный препарат в концентрации 2,0...5,0 ед активности на 1 г отрубей, до гидромодуля 10:1. Обработку осуществляют 40...60 минут при 50+-2°С при перемешивании. Затем в суспензию вносят водный раствор ксиланазного ферментного препарата из расчета 30...60 ед активности на 1 г отрубей до гидромодуля 11-1 и осуществляют обработку 40...60 минут при 50+-2°С при перемешивании. Потом в суспензию вносят водный раствор целлюлазного ферментного препарата из расчета 4,0...9,0 ед активности на 1 г отрубей до гидромодуля 12-1. Обработку осуществляют 40...60 минут при 50+-2°С при перемешивании. По окончании ферментативной обработки рН суспензии доводят до 10...11 концентрированным раствором щелочи в присутствии тиосульфата натрия, взятого в количестве 0,05-1,0% от массы экстракта до значений 10...11. Щелочную экстракцию осуществляют при температуре 50...60°С в течение 1 часа. Затем экстракт сепарируют для отделения крахмало-белкового продукта и подкисляют 10%-ным раствором HCI до рН 4,0...4,5. Суспензию белка выдерживают 30...40 минут для формирования осадка и подвергают центрифугированию 15 минут при 5000 об/мин. Выпавший осадок нейтрализуют 5%-ным раствором NaOH до рН 6,2...6,8 и промывают водой.
Пример 1. Измельченные пшеничные отруби (2 кг) заливают 20 л водопроводной воды, содержащей 16 г Пектофоетидина П10х (2,0 ед пектолитической активности на 1 г отрубей). Ферментативную обработку ведут при 50°С при перемешивание в течение 40 минут. Затем к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 6 г Вильзима АКМ (30 ед ксиланазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 40 минут. Потом к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 22 г Целловиридина Г20х (4,0 ед целлюлазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 40 минут. По окончании ферментативной обработки рН суспензии доводят концентрированным раствором щелочи до рН 10,5 и вносят 120 г тиосульфата. Щелочное экстрагирование осуществляют в течение часа при температуре 55°С. Затем экстракт сепарируют для отделения крахмало-белкового продукта и подкисляют 10%-ным раствором HCI до рН 4,2. Суспензию белка выдерживают 30 минут для формирования осадка и подвергают центрифугированию в течение 15 минут при 5000 об/мин. Выпавший осадок нейтрализуют 5%-ным раствором NaOH до рН 6,8 и промывают водой.
Выход белка составляет 86,5% от его исходного содержания в отрубях.
Пример 2. Измельченные пшеничные отруби (2 кг) заливают 20 л водопроводной воды, содержащей 40 г Пектофоетидина П10х (5,0 ед пектолитической активности на 1 г отрубей). Ферментативную обработку ведут при 50+-2°С при перемешивании в течение 40 минут. Затем к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 12 г Вильзима АКМ (60 ед ксиланазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 40 минут. Потом к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 50 г Целловиридина Г20х (9,0 ед целлюлазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 40 минут. По окончании ферментативной обработки стадию щелочного экстрагирования белка и выделение белкового продукта проводят так же, как в примере 1.
Выход белка составляет 87,3% от его исходного содержания в отрубях.
Пример 3. Измельченные пшеничные отруби (2кг) заливают 20 л водопроводной воды, содержащей 20 г Пектофоетидина П10х (2,5 ед пектолитической активности на 1 г отрубей). Ферментативную обработку ведут при 50+-2°С при перемешивание в течение 60 минут. Затем к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 6 г Вильзима АКМ (30,0 ед ксиланазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 60 минут. Потом к суспензии добавляют 2 л водопроводной воды, содержащей 24 г Целловиридина Г20х (4,4 ед целлюлазной активности на 1 г отрубей). Обработку осуществляют в тех же условиях еще 60 минут. По окончании ферментативной обработки стадию щелочного экстрагирования белка и выделение белкового продукта проводят так же, как в примере 1.
Выход белка составляет 93,8% от его исходного содержания в отрубях.
Пример 4. В качестве исходного сырья используют измельченные ржаные отруби. Все остальные условия обработки пектолитическими, ксиланазными и целлюлолитическими ферментами, а также дальнейшее щелочное экстрагирование белка и получение белкового продукта сохраняют такими же, как в примере 3.
Выход белка при этом составляет 96,9% от его исходного содержания в отрубях.
Данные по содержанию белка в щелочных экстрактах пшеничных и ржаных отрубях с применением стадии предварительной обработки отрубей ферментными препаратами приведены в таблице.
Использование предлагаемого способа выделения белков из пшеничных и ржаных отрубей по сравнению с прототипом позволит увеличить выход белка на 35-50% и достичь практически полного извлечения белка из пшеничных и ржаных отрубей.
Claims (2)
1. Способ получения белкового продукта из отрубей, включающий щелочное экстрагирование сырья, отделение экстракта от шрота отрубей и последовательное выделение из экстракта крахмало-белковой фракции и целевого продукта, отличающийся тем, что отруби перед щелочным экстрагированием подвергают ферментной обработке, ферменты вносят последовательно: вначале пектолитического действия 2,0...5,0 ед пектолитической активности на 1 г отрубей, затем ксиланазного действия 30...60 ед ксиланазной активности на 1 г отрубей, и целлюлолитического действия 4,0...9,0 ед целлюлолитической активности на 1 г отрубей, при этом время обработки каждым ферментным препаратом составляет 40...60 мин при температуре 50±2°С, гидромодуле 10-1...12-1 и нейтральных значениях рН.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что в качестве исходного сырья используют пшеничные и ржаные отруби.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132034/13A RU2250026C2 (ru) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Способ получения белкового продукта из отрубей |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2002132034/13A RU2250026C2 (ru) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Способ получения белкового продукта из отрубей |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2002132034A RU2002132034A (ru) | 2004-12-10 |
RU2250026C2 true RU2250026C2 (ru) | 2005-04-20 |
Family
ID=35634997
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2002132034/13A RU2250026C2 (ru) | 2002-11-28 | 2002-11-28 | Способ получения белкового продукта из отрубей |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2250026C2 (ru) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484638C2 (ru) * | 2011-04-06 | 2013-06-20 | Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИИП Россельхозакадемии) | Способ получения аминокислотного биокомпозита из отрубей |
RU2662981C2 (ru) * | 2016-12-20 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки (ФГБНУ "ВНИИЗ") | Способ получения биомодифицированного белкового продукта из тритикалевых отрубей |
RU2680693C2 (ru) * | 2017-06-28 | 2019-02-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Способ получения белкового концентрата из вторичных продуктов переработки зерновых культур |
-
2002
- 2002-11-28 RU RU2002132034/13A patent/RU2250026C2/ru not_active IP Right Cessation
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Gereal chemistry, 1981, V/58, №4, р. 264-266. * |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2484638C2 (ru) * | 2011-04-06 | 2013-06-20 | Государственное научное учреждение Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук (ГНУ СибНИИП Россельхозакадемии) | Способ получения аминокислотного биокомпозита из отрубей |
RU2662981C2 (ru) * | 2016-12-20 | 2018-07-31 | Федеральное государственное бюджетное учреждение "Всероссийский научно-исследовательский институт зерна и продуктов его переработки (ФГБНУ "ВНИИЗ") | Способ получения биомодифицированного белкового продукта из тритикалевых отрубей |
RU2680693C2 (ru) * | 2017-06-28 | 2019-02-25 | Федеральное государственное бюджетное научное учреждение "Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова" РАН | Способ получения белкового концентрата из вторичных продуктов переработки зерновых культур |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11180786B2 (en) | GH10 xylanase, GH62 arabinofuranosidase, milling process and other application | |
US10154679B2 (en) | Protein concentrate and an aqueous stream containing water-soluble carbohydrates | |
US11987649B2 (en) | Wet milling process | |
Shin et al. | A complete enzymatic recovery of ferulic acid from corn residues with extracellular enzymes from Neosartorya spinosa NRRL185 | |
US10308967B2 (en) | Milling process | |
RU2592684C2 (ru) | Способ превращения лигноцеллюлозного материала в органическую кислоту | |
CN104781398B (zh) | 处理纤维素和木质纤维素材料的新型酯酶 | |
MX2013008766A (es) | Celobiohidrolasa mutante. | |
US20170327855A1 (en) | Milling Process | |
US20160002690A1 (en) | Milling Process | |
CA2771826A1 (en) | Method for producing .beta.-glucanase and xylanase using fungus body debris, and liquid culture medium | |
US4795101A (en) | Use of cellulase in a method of wet milling a starch-containing grain | |
Gautam et al. | Production of cellulase-free xylanase by Aspergillus flavus ARC-12 using pearl millet stover as the substrate under solid-state fermentation | |
Mardawati et al. | Fungal production of xylanase from oil palm empty fruit bunches via solid state cultivation | |
Sim et al. | Spent brewery grains as substrate for the production of cellulases by Trichoderma reesei QM9414 | |
RU2250026C2 (ru) | Способ получения белкового продукта из отрубей | |
Parajó et al. | Protein concentrates from yeast cultured in wood hydrolysates | |
CN103080330A (zh) | 由生物质制造纤维二糖 | |
CN113811550B (zh) | 一种提高玉米湿磨工艺中喷浆玉米皮的产率的方法 | |
US20150118716A1 (en) | Cellulolytic Enzyme Enhancement of Dry Grind Corn Processing and Ethanol Production | |
RU2410419C1 (ru) | Способ переработки крахмалсодержащего растительного сырья для приготовления компонентов ферментационных сред, используемых в микробиологической промышленности при культивировании микроорганизмов | |
CS133291A2 (en) | Method of xylanase production | |
EA038364B1 (ru) | Способ получения гидролизата биомассы с пониженным содержанием солей | |
CN110742282A (zh) | 一种利用小麦麸皮和米糠制备膳食纤维的方法及产品 | |
WO2012009106A2 (en) | Biomass extracts and uses thereof |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101129 |