RU2791452C9 - Method for producing a protein-containing food ingredient - Google Patents

Abstract

FIELD: food industry.

SUBSTANCE: method of obtaining a protein-containing food ingredient is implemented as follows. Cuts of connective tissue obtained by processing the edge sections of cattle skins are washed with water at a temperature of 20-25°C. An enzymatic treatment is carried out, where the raw material is treated in a 1% solution of protosubtilin GCl or protepsin in a ratio of 1:2. Intensively mixed in an apparatus with scraper agitators at a temperature of 33°C for 1.5-2 hours. Clarified with a 2.5% hydrogen peroxide solution in a ratio of 1:2 for 0.5 hours. Heated and held in a 0.05% sodium hydroxide solution at a temperature of 60°C for 1 hour. Cooled, filtered and dried in a drum dryer at a temperature of 135-140°C. Grinded, dried to a mass fraction of 8±2% moisture, cooled and packed.

EFFECT: increasing the depth of processing of by-products of the meat industry, obtaining a digestible form of a food protein-containing ingredient with a complete set of essential amino acids.

1 cl, 3 ex

Description

Изобретение относится к пищевой промышленности и биотехнологическим методам получения белковой композиции из побочного сырья мясоперерабатывающей промышленности, которое может быть использовано при производстве изделий из мяса, например, мясных рубленых полуфабрикатов, деликатесных изделий, колбас, паштетов и других пищевых продуктов.The invention relates to the food industry and biotechnological methods for obtaining a protein composition from by-products of the meat processing industry, which can be used in the manufacture of meat products, for example, minced meat semi-finished products, deli products, sausages, pates and other food products.

Известен способ получения белковой пищевой добавки (Патент №2226841, публ. 20.04.2004 г.) из вторичных продуктов птицеперерабатывающей промышленности. Он предусматривает измельчение мясокостного сырья на волчке, перемешивание с водой, обезжиривание на центрифуге, гидролиз ферментными препаратами при температуре 40-50°С и рН 6,5-7,8, отделение осадка от гидролизата на центрифуге, нагрев гидролизата до температуры 90-100°С, выдержку 10-15 минут и сушку на распылительной сушилке. Перед измельчением проводят термическую обработку исходного сырья в автоклаве при температуре 120-123°С давлении 0,1 МПа в течение 30 минут. Далее смешивают с водой при соотношении сырья и воды 1:15, соответственно. Перед ферментативным гидролизом доводят рН среды до 7,0-7,2 путем внесения 1 н. раствора гидроксида натрия. В качестве ферментного препарата используют раствор коллагеназы или протосубтилина Г10Х, который вносят из расчета 30-50 единиц протеолитической активности на 1 г белка обрабатываемого сырья. Продолжительность обработки - 2,5-3 ч.A method of obtaining a protein food additive (Patent No. 2226841, published on April 20, 2004) from secondary products of the poultry processing industry is known. It involves grinding meat and bone raw materials on a top, mixing with water, degreasing in a centrifuge, hydrolysis with enzyme preparations at a temperature of 40-50 ° C and a pH of 6.5-7.8, separating the sediment from the hydrolyzate in a centrifuge, heating the hydrolyzate to a temperature of 90-100 °C, exposure 10-15 minutes and drying on a spray dryer. Before grinding, heat treatment of the feedstock is carried out in an autoclave at a temperature of 120-123°C at a pressure of 0.1 MPa for 30 minutes. Further mixed with water at a ratio of raw materials and water of 1:15, respectively. Before enzymatic hydrolysis, the pH of the medium is adjusted to 7.0-7.2 by adding 1 N. sodium hydroxide solution. As an enzyme preparation, a solution of collagenase or protosubtilin G10X is used, which is added at the rate of 30-50 units of proteolytic activity per 1 g of processed raw material protein. The duration of treatment is 2.5-3 hours.

Недостатком данного способа является использование высокой концентрации щелочи, применение которой приводит к рацемизации аминокислот в гидролизуемом сырье.The disadvantage of this method is the use of a high concentration of alkali, the use of which leads to the racemization of amino acids in the hydrolysable raw material.

Известен способ получения белкового продукта (Патент №2016147468, публ. 05.06.2018 г.), предусматривающий измельчение сырья на резательной машине, гидролиз, охлаждение, нейтрализацию, фильтрацию и сушку. В качестве сырья используют колбасную белкозиновую оболочку, которую измельчают, заливают водным раствором соляной кислоты концентрацией 0,05% в соотношении 1:10, добавляют пепсин в количестве 3,0-3,5 г на 100 кг белковой оболочки при интенсивном перемешивании при температуре 40°С в течение 2,5-3 часов. Обводненное сырье гидролизуют 0,75-1% раствором соляной кислоты в соотношении 1:2,3-2,5 при температуре 125-130°С в течение 4-6 часов, нейтрализуют гидроксидом натрия до рН=6-7, выпаривают до содержания сухих веществ в продукте 30% и сушат при температуре 180-190°С.A method for producing a protein product is known (Patent No. 2016147468, published on 06/05/2018), which involves grinding raw materials on a cutting machine, hydrolysis, cooling, neutralization, filtration and drying. As a raw material, sausage protein casing is used, which is crushed, poured with an aqueous solution of hydrochloric acid with a concentration of 0.05% in a ratio of 1:10, pepsin is added in an amount of 3.0-3.5 g per 100 kg of protein casing with vigorous stirring at a temperature of 40 °C for 2.5-3 hours. The watered raw material is hydrolyzed with a 0.75-1% hydrochloric acid solution in a ratio of 1:2.3-2.5 at a temperature of 125-130 ° C for 4-6 hours, neutralized with sodium hydroxide to pH = 6-7, evaporated to the content solids in the product 30% and dried at a temperature of 180-190°C.

Недостатком способа является длительность технологического процесса при достаточно высоких энергозатратах.The disadvantage of this method is the duration of the process at a sufficiently high energy consumption.

Наиболее близким является способ получения белкового гидролизата, в котором в качестве сырья используют свиную шкурку или спилки крупного рогатого скота (Патент №2458521, публ. 20.08.2012 г.).The closest is a method for obtaining a protein hydrolyzate, in which pork skin or splits of cattle are used as raw materials (Patent No. 2458521, publ. 20.08.2012).

Сырье подвергают предварительному гидролизу горячей водой, затем подвергают гидролизу гидроксидом натрия с концентрацией 0,03-0,5% при температуре 95-100°С и гидромодуле 1:(2-3) в течение 3-4 часов. Декантируют жидкую фазу, отделяют жир центрифугированием. Гомогенизируют с дальнейшим соединением фугата, гидролизуют в течение 1-1,5 часа с последующей нейтрализацией соляной кислотой до рН=6,5-7,0 и сушат.The raw material is subjected to preliminary hydrolysis with hot water, then subjected to hydrolysis with sodium hydroxide with a concentration of 0.03-0.5% at a temperature of 95-100°C and hydromodulus 1:(2-3) for 3-4 hours. Decant the liquid phase, separate the fat by centrifugation. Homogenized with further connection of the centrate, hydrolyzed for 1-1.5 hours, followed by neutralization with hydrochloric acid to pH=6.5-7.0 and dried.

Недостатком данного способа является неопределенное время водно-термического гидролиза, отсутствие препаратов, способствующих разрушению эпидермальных слоев сырья для сокращения времени гидролиза и получение белкового гидролизата пониженной биологической ценности (отсутствие триптофана в белковом гидролизате).The disadvantage of this method is the indefinite time of water-thermal hydrolysis, the absence of drugs that contribute to the destruction of the epidermal layers of raw materials to reduce the hydrolysis time and obtain a protein hydrolyzate of reduced biological value (lack of tryptophan in the protein hydrolyzate).

Задачей данного изобретения является увеличение глубины переработки побочных продуктов мясной отрасли, получение перевариваемой формы пищевого белоксодержащего ингредиента с полным набором незаменимых аминокислот.The objective of this invention is to increase the depth of processing by-products of the meat industry, to obtain a digestible form of food protein-containing ingredient with a complete set of essential amino acids.

Задача решается за счет того, что для получения пищевого белоксодержащего ингредиента предусматривают промывку сырья водой, ферментативную обработку, осветление, гидролиз, сушку, измельчение, охлаждение и упаковывание. В качестве сырья используют мясную обрезь в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур крупного рогатого скота. Сырье промывают водой температурой 20-25°С в течение 30 минут, проводят предварительную ферментативную обработку 1% раствором протосубтилина Г3Х или протепсина при соотношении 1: 2 к общей массе сырья в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами при температуре 33°С и выдерживают в течение 90-120 минут, осветляют 2,5% раствором пероксида водорода в соотношении 1: 2 в течение 0,5 часа, нагревают до температуры 60°С в слабом растворе гидроксида натрия (0,05%), выдерживают 1 час. После выдержки полученную пастообразную массу сушат в барабанном сушильном агрегате при температуре 135-140°С, затем измельчают на роторно-вихревой мельнице в потоке горячего воздуха до массовой доли влаги 8±2%, охлаждают и упаковывают.The problem is solved due to the fact that in order to obtain a food protein-containing ingredient, the raw materials are washed with water, enzymatic treatment, clarification, hydrolysis, drying, grinding, cooling and packaging. Meat trimmings are used as raw materials in the form of cuts of connective tissue obtained by processing the edge sections of cattle skins. The raw material is washed with water at a temperature of 20-25°C for 30 minutes, a preliminary enzymatic treatment is carried out with a 1% solution of protosubtilin G3X or protepsin at a ratio of 1: 2 to the total mass of the raw material in an apparatus with scraper mixers at a temperature of 33°C and incubated for 90 -120 minutes, clarified with a 2.5% hydrogen peroxide solution in a ratio of 1: 2 for 0.5 hours, heated to a temperature of 60 ° C in a weak solution of sodium hydroxide (0.05%), incubated for 1 hour. After exposure, the resulting pasty mass is dried in a drum drying unit at a temperature of 135-140°C, then crushed in a rotary vortex mill in a hot air stream to a moisture mass fraction of 8±2%, cooled and packaged.

Для ферментативной обработки использовали «Протосубтилин Г3Х» по ГОСТ 23636-90, вырабатываемый в условиях ООО ПО «Сиббиофарм» (г. Бердск, Новосибирская область), препарат микробной протеазы из Bacillus subtilis. Протосубтилин Г3Х представляет собой порошок, протеолитической активностью 120 ед/г. «Протепсин» по ТУ 9219-005-42789257, вырабатываемый в условиях ЗАО «Завод эндокринных ферментов» (п. Ржавки, Московская область). Протепсин представляет собой порошок, протеолитической активностью 100 ед/г.For enzymatic treatment, we used Protosubtilin G3Kh according to GOST 23636-90, produced under the conditions of LLC PO Sibbiopharm (Berdsk, Novosibirsk Region), a preparation of microbial protease from Bacillus subtilis. Protosubtilin G3X is a powder with a proteolytic activity of 120 U/g. "Protepsin" according to TU 9219-005-42789257, produced in the conditions of CJSC "Plant of Endocrine Enzymes" (Rzhavki village, Moscow region). Protepsin is a powder with a proteolytic activity of 100 units/g.

Предлагаемый способ получения белкового продукта связан с тем, что данный вид побочных продуктов, полученный от убоя и первичной переработки скота, являясь ценным белоксодержащим сырьем, часто не выделяется и поступает в составе гольевого спилка на кожевенные заводы для выработки кожевенных изделий.The proposed method for obtaining a protein product is due to the fact that this type of by-products obtained from slaughter and primary processing of livestock, being a valuable protein-containing raw material, is often not isolated and is supplied as part of a split leather to tanneries for the production of leather products.

Применение скребкового аппарата при перемешивании и использование 1% растворов ферментных препаратов Протосубтилина Г3Х или Протепсина позволяет эффективно разрушать эпидермальные слои краевых участков шкур, сократить продолжительность предварительной обработки и облегчает доступ к коллагеновым белкам при последующей выдержке в растворе щелочи, концентрация которой 0,05% не способствует образованию рацематов аминокислот. Кроме того, применение щадящих режимов ферментативной обработки позволяет избежать потери таких компонентов, имеющихся в сырье, как глюкозамин и хондроитин, а использование малой концентрации химического реагента - применения дополнительных реагентов для нейтрализации обрабатываемого сырья перед последующими операциями. Понижение иди повышение концентрации ферментных препаратов является недостаточным или избыточным для проведения процесса предварительной обработки. Использование 2,5% раствора пероксида водорода позволяет избежать брака при выпуске ингредиента, поскольку велика вероятность использования краевых участков с остатками пигментации, полученных после зачистки сырья. Сушка полученной однородной студнеобразной массы с консистенцией вязкой пасты осуществляется в барабанной сушилке, а температура сушильного агента 135-140°С позволяет удалить 60-70% влаги. Дополнительное измельчение в роторно-вихревой мельнице обеспечивает позволяет получить измельченный продукт высокого качества и обеспечивает досушивание порошкообразного ингредиента до массовой доли влаги 8±2%. Охлаждение порошка до комнатной температуры не позволит образоваться конденсату на поверхности упаковки, что приводит к комкованию и снижению качества пищевого ингредиента.The use of a scraper apparatus with stirring and the use of 1% solutions of enzyme preparations Protosubtilin G3X or Protepsin allows you to effectively destroy the epidermal layers of the edge sections of the skins, reduce the duration of pre-treatment and facilitates access to collagen proteins during subsequent exposure to an alkali solution, the concentration of which 0.05% does not contribute to formation of amino acid racemates. In addition, the use of gentle modes of enzymatic treatment avoids the loss of such components present in the raw material as glucosamine and chondroitin, and the use of a low concentration of a chemical reagent allows the use of additional reagents to neutralize the processed raw material before subsequent operations. The decrease or increase in the concentration of enzyme preparations is insufficient or excessive to carry out the pretreatment process. The use of a 2.5% hydrogen peroxide solution makes it possible to avoid defects in the production of the ingredient, since there is a high probability of using marginal areas with pigmentation residues obtained after stripping the raw materials. Drying of the resulting homogeneous gelatinous mass with the consistency of a viscous paste is carried out in a drum dryer, and the temperature of the drying agent 135-140°C allows you to remove 60-70% moisture. Additional grinding in a rotary vortex mill allows to obtain a high quality ground product and provides additional drying of the powdered ingredient to a mass fraction of moisture of 8±2%. Cooling the powder to room temperature will prevent condensation from forming on the surface of the package, which leads to clumping and a decrease in the quality of the food ingredient.

Полученный пищевой ингредиент в виде порошка светло-бежевого - белого цвета может использоваться в составе пищевых продуктов из мяса, начинок в изделиях из теста и других видах продуктов питания. На содержание аминокислот и функционально-технологических свойств ингредиента оказывают влияние тип, вид сырья и возраст животных. Выработанный из мясной обрези краевых участков шкур быков ингредиент, не требующий для производства дополнительной комплектовки и сортировки краевых участков по развесам, с минимальными экономическими затратами на дополнительные операции, имеет следующий аминокислотный состав (%): незаменимые аминокислоты: валин - 13,57±5,43, гистидин - 1,30±0,65, лейцин, изолейцин - 4,28±1,11, лизин - 4,67±1,59, метионин - 0,38±0,13, тирозин -0,38±0,11, треонин - 1,62±0,65, триптофан - 0,30±0,12, фенилаланин - 2,03±0,61. Перевариваемость ингредиента составила 97%. Примеры осуществления способа.The resulting food ingredient in the form of a powder of light beige - white color can be used in the composition of food products from meat, fillings in dough products and other types of food products. The content of amino acids and the functional and technological properties of the ingredient are influenced by the type, type of raw material and the age of the animals. The ingredient produced from the meat trimming of the edge sections of the skins of bulls, which does not require additional picking and sorting of the edge sections by weight, with minimal economic costs for additional operations, has the following amino acid composition (%): essential amino acids: valine - 13.57 ± 5, 43, histidine - 1.30±0.65, leucine, isoleucine - 4.28±1.11, lysine - 4.67±1.59, methionine - 0.38±0.13, tyrosine -0.38± 0.11, threonine - 1.62±0.65, tryptophan - 0.30±0.12, phenylalanine - 2.03±0.61. The digestibility of the ingredient was 97%. Examples of the implementation of the method.

Пример 1. Пищевой белоксодержащий ингредиент получают следующим образом. Мясную обрезь в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур быков, промывают водой температурой 20-25°С в течение 30 минут, обрабатывают 1%-ым раствором ферментного препарата Протосубтилин Г3Х или Протепсин при соотношении 1: 2 к общей массе сырья в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами при температуре 33°С и выдерживают в течение 90-120 минут, осветляют 2,5% раствором пероксида водорода в соотношении 1: 2 в течение 0,5 часа, нагревают до температуры 60°С в слабом растворе гидроксида натрия (0,05%), выдерживают 1 час. После выдержки полученную пастообразную массу сушат в барабанном сушильном агрегате при температуре 135-140°С, затем измельчают на роторно-вихревой мельнице в потоке горячего воздуха до массовой доли влаги 8±2%, охлаждают и упаковывают.Example 1 A food protein-containing ingredient is prepared as follows. Meat trimmings in the form of cuts of connective tissue obtained by processing the marginal sections of bull skins are washed with water at a temperature of 20-25 ° C for 30 minutes, treated with a 1% solution of the enzyme preparation Protosubtilin G3X or Protepsin at a ratio of 1: 2 to the total mass of raw materials in an apparatus with scraper agitators at a temperature of 33 ° C and kept for 90-120 minutes, clarified with a 2.5% hydrogen peroxide solution in a ratio of 1: 2 for 0.5 hours, heated to a temperature of 60 ° C in a weak hydroxide solution sodium (0.05%), incubated for 1 hour. After exposure, the resulting pasty mass is dried in a drum drying unit at a temperature of 135-140°C, then crushed in a rotary vortex mill in a hot air stream to a moisture mass fraction of 8±2%, cooled and packaged.

При выдержке 90 минут количество суммарных пептидов после обработки Протосубтилином Г3Х составит, соответственно, 29 мкг/см³, выдержке 120 минут - 42 мкг/см³. Увеличение продолжительности предварительной обработки до 5 часов приводит к повышению показателя до 56 мкг/см³.With an exposure of 90 minutes, the amount of total peptides after treatment with Protosubtilin G3X will be, respectively, 29 μg/cm ³ , with an exposure of 120 minutes - 42 μg/cm ³ . Increasing the duration of pre-treatment to 5 hours leads to an increase to 56 μg/cm ³ .

Пример 2. Аналогичен примеру 2, отличаясь тем, что для предварительной обработки используется 1%-ый ферментный препарат Протепсин. Суммарное количество пептидов при выдержке 90, 120 и 300 минут составляет, соответственно, 32, 48 и 64 мкг/см³. Более интенсивная динамика накопления суммарных пептидов при обработке Протепсином показывает прохождение реакции частичного гидролиза в сырье, что способствует выходу ценных белковых веществ в раствор, увеличивает потери в ходе обработки и снижает рентабельность производства.Example 2. Similar to example 2, differing in that 1% enzyme preparation Protepsin is used for pretreatment. The total amount of peptides at an exposure of 90, 120 and 300 minutes is, respectively, 32, 48 and 64 μg/cm ³ . A more intense dynamics of accumulation of total peptides during treatment with Protepsin shows the passage of a partial hydrolysis reaction in the raw material, which contributes to the release of valuable protein substances into solution, increases losses during processing and reduces the profitability of production.

Пример 3. Аналогичен примеру 1. Время предварительной ферментативной обработки мясной обрези в виде срезков соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур быков и коров, составляет 120 минут. Предел прочности для ингредиента из сырья быков и коров составляет, соответственно, 940 Н и 450 Н, влагосвязывающая способности, соответственно, в холодной воде - 1100 и 700%, в горячей -2500 и 1400%.Example 3. Similar to example 1. The time of preliminary enzymatic treatment of meat trimmings in the form of cuts of connective tissue obtained by processing the edge sections of the skins of bulls and cows is 120 minutes. The tensile strength for the ingredient from the raw materials of bulls and cows is, respectively, 940 N and 450 N, moisture-binding capacity, respectively, in cold water - 1100 and 700%, in hot - 2500 and 1400%.

Полученный по предлагаемому способу продукт может найти применение в производстве пищевых продуктов, в составе композиционных рецептур пищевых ингредиентов различного назначения.The product obtained by the proposed method can be used in the production of food products, as part of composite formulations of food ingredients for various purposes.

Claims (1)

Способ получения белоксодержащего пищевого ингредиента, предусматривающий промывку сырья водой, ферментативную обработку в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами, осветление, выдержку, охлаждение, фильтрацию и сушку, измельчение, охлаждение и упаковывание, отличающийся тем, что в качестве сырья используют срезки соединительной ткани, получаемой при обработке краевых участков шкур крупного рогатого скота, промытое при температуре 20-25°С сырье предварительно обрабатывают в 1%-ном растворе протосубтилина Г3Х или протепсина в соотношении 1:2, интенсивно перемешивают в аппарате со скребковыми перемешивающими устройствами при температуре 33°С в течение 1,5-2 ч, осветляют 2,5%-ным раствором перекиси водорода в соотношении 1:2 в течение 0,5 ч, нагревают и выдерживают в 0,05%-ном растворе гидроксида натрия при температуре 60°С 1 ч, сушат в барабанном сушильном агрегате при температуре 135-140°С, измельчают и подсушивают до массовой доли влаги 8±2%, охлаждают и упаковывают.A method for producing a protein-containing food ingredient, which involves washing the raw material with water, enzymatic treatment in an apparatus with scraper mixers, clarification, holding, cooling, filtration and drying, grinding, cooling and packaging, characterized in that cuts of connective tissue obtained by processing of the edge sections of cattle skins, the raw materials washed at a temperature of 20-25°C are pre-treated in a 1% solution of protosubtilin G3X or protepsin in a ratio of 1:2, intensively mixed in an apparatus with scraper mixers at a temperature of 33°C for 1.5-2 hours, clarified with a 2.5% hydrogen peroxide solution in a ratio of 1:2 for 0.5 hours, heated and kept in a 0.05% sodium hydroxide solution at a temperature of 60 ° C for 1 hour, dried in a drum drying unit at a temperature of 135-140°C, crushed and dried to a mass fraction of moisture 8±2%, cooled and packaged.