SU1237154A1 - Способ получени белкового гидролизата из кости - Google Patents

Description

Изобретение относитс  к м сной Г1ромьпш1енности, в частности к способам получени  белкового гидролизата из кости.

Цель изобретени  - повьшение вы- хода и улучшение качества готового гидролизата путем повышени  степени расщеплени  белка и полного растворени  в воде.

Способ осуществл ют следующим об- разом.

Кость измельчают и обезжиривают органическим растворителем 3 раза при 20-22°С в течение А-6 ч. Получен ньй экстракт направл ют на вьщеление жира и регенерацию органического растворител , а обезжиренную кость подвергают гомогенизации в воде. Затем осуществл ют кислотньм гидролиз при рН 2-2,5 и 70°С в течение 18-24 ч и щелочной гидролиз при рН 10,0-10,5 в течение 6-8 ч при 70°С. Гидролизат сгущают,охлаждают и от- дел ют минеральные компоненты, а оставшуюс  после сгущени  часть гидролизата направл ют на фермен

тативный гидролиз при рН 7,0-7,5 в течение от 4-6 ч при 40-45 С с последующей инактивацией фермента при 100°С в течение 15 мин. Инактивизо- ванный фермент фильтруют, а затем белковьй гидролизат сгущают и сушат П р и м е р 1. 1 кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 (У и обрабатывают 2 л ацетона при 22°С и периодическом перемешивании в течение 6 ч, экстракт отдел ют , осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же услови х, и операцию повтор ют. Полученные экстракты соедин ют, направл ют на отделение жира и регенерацию ацетона, а обезжиренную кость гомогенизируют с 3 объемами воды, подкисл ют НС t до рН 2,5 и гИдролизуют при 70 С в течение 24 ч. 3л полученного гидролизата подщелачивают NaOH до рН 10,5 и гид- ролизуют при 70 С в течение 8 ч,после чего гидролизат сгущают до 300мл охлаждают до 4 С в течение 4 ч, оса- док.солей отдел ют, а надосадочную жидкость нейтрализуют добавлением HCf до рН 7,5, добавл ют 3 гпрепара- та протосубтилина Г10Х (0,3% к ис- ходкой массе сьфь ) и провод т гид- ролиз при 45 С в течение 6 ч, после чего гидролизат нагревают при 100 С в течение 15 мин дл  инактивации фе

5

ts

25

5 50 55

мента, фильтруют, фильтрат сгущают до 150 мл и сушат сублимацией. Получают 190 г (выход 19% к массе исходного сьфь ) готового продукта со степенью расщеплени  белка 92%, полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

Пример2. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 |И и обрабатывают 2 л ацетона при 20 С и периодическом перемешивании в течение 4 ч, экстракт отдел ют осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же услови х, и операцию повтор ют. Далее процесс провод т анахгогично описанному в примере 1 за исключением того, что кислотньй и щ€шочной гидролиз провод т при 75 с в течецие соответственно 18 и 6 ч, а ферментативньй гидролиз - при 40 С и рН 7,0 в течение 4 ч. Получают -1 70 г (выход 17% к массе исходного сырь ) готового продукта со степенью расщеплени  белка 90%, полностью растворимого в воде и не имекмце- го 1 орького вкуса.

П р и м е р 3. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 JU и обрабатывают 2 л ацетона при 21 Си периодическом перемешивании в течение 5 ч, экстракт отдел ют , осадок обрабатывают 2 л свежего ацетона в тех же услови х, и операцию повтор ют. Далее процесс провод т аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что кислотньй и щелочной гидролиз провод т при 72°С в течение соответственно 21 и 7ч, а ферментативньй гидролиз - при 42 С и рН 7,2 в течение 5 ч. Получают 180 г (выход 15% к массе исходного сьфь ) готового продукта со степенью расщеплени  белка 91%, полностью растворимого в воде и не имеющего горького вкуса.

П р и м е р 4.1 кг кости измельчают на дробилке доразмеров часиц lOOOjii. Далее процесс провод т аналогично описанному в примере 1 за исключением того, что операцию обезжиривани  кости провод т 2 раза при 15 С, кислотньй и щелочной гидролиз осуществл ют при 60 С. Получают 160 г готового продукта (16% к массе исходного сырь ) со степенью расщеплени  белка 70%, не раствор ющегос .полностью в воде и имегацего горьковатый вкус.

1

ПримерЗ. 1кг кости измельчают на дробилке до размеров частиц 1000 (К . Далее процесс провод т аналогично примеру 1 за исключением того , что кислотный и щелочной гидролиз осуществл ют при , а фермен- тативньш гидролиз - при 35 С и рН 6,0, причем ферментативный гидроли- зат направл ют на сгущение, мину  стадию фильтрации. Получают 175 г готового продукта (17,5% к массе исходного сьфь ) со степенью расщеплени  белка 55%, плохо растворимого в воде и имек цего горьковатый привкус.

Выход готового продукта согласно изобретению составл ет 17-19% к массе сырь  со степенью расщеплени  белка 90-92%.

Известно, что в состав межклеточного органического матрикса костной ткани входит 18-20% белков, главным из которых  вл етс  коллаген, а также мукопротеины, сиалоаротеины и другие неколлагеновые белки. При обычном физиологическом состо нии кости коллаген образует с минеральными веществами совершенную биологическую структуру, отличающуюс  большой механической прочностью и высокой физиологической активностью. Однако при высокой температуре, которой подвергаетс  кость на стадии обезжиривани  согласно известным способам, происходит нарушение привычных св зей в молекул рной организации этого белка, вследствие чего KonjjareH частично извлекаетс  из кости вместе с жиром. При этом также тер ютс  и неколлагеновые белки, хорошо растворимые в воде. Это приводит к снижению общего выхода готового продукта.

Остающийс  в костном матриксе коллаген претерпевает глубокие денату- рационные изменени , в частности нарушаетс  чередование сегментов, построенных из непол рных аминокислот и участков, где преобладают пол рные аминокислоты. Такие нарушени  первичной структуры коллагена привод т к нежелательным изменени м его физико-химических и функциональных свойств. В этих Услови х ферментативный гидролиз белка кости по известному способу  вл етс  малоэффективным, поскольку ферменты не имеют возможности свободно проникать к видоизмененным участкам пептидных св зей белка. Кроме того,еле3715А

дует учитывать и своеобразную последовательность аминокислот в молекуле коллагена, в которой содержитс  около 30% глицина и около 15% аланина, 5 а расщепление св зей между которыми затрудгштельно даже в нативных б л- ках.

В результате ферментативного гидролиза расщепление молекулы коллаге10 на происходит лишь в незначительной степени, а последуюпщй кислотный гидролиз дает возможность получить в основном лишь пептидные фрагменты, но не отдельные аминокислоты. Многие из

15 получаемых пептидов имеют горькова- тьй вкус и не адсорбируютс  на поверхности частиц активированного угл  на стадии осветлени  гидролизата. Поэтому получаемьй по известному спо20 собу готовый продукт также имеет горьковатый вкус, что ограничивает возможности его практического применени .

25 Согласно изобретению с целью обез- жиривани  кости используют трехкратную обработку этого сьфь  органическим растворителем, преимущественно ацетоном, при этом остаточное содержание жира в костном матриксе снижаетс  до 0,5-1%, а нативные свойства белка полностью сохран ютс . Так как молекулы коллагена содержат ограниченный набор аминокислот, специфическое расщепление св зей между ко30

35

40

торьми затруднительно при использовании ферментов, необходимо проводить сначала кислотный, а затем щелочной гидролиз при умеренных температурах (70-75 с). При этом комбинированное использование кислотного и щелочного гидролиза позвол ет не только подготовить субстрат к дальнейшему более эффективному гидролизу ферментами, но и создает оптималь- ные услови  дл  образовани  солей (в результате взаимодействи  используемых при гидролизе НС В и NaOH), которые легко могут быть выделены из реакционной среды при охлаждении. 50 Дл  расщеплени  оставшихс  после осуществлени  кислотного и щелочного гидролиза пептидных св зей при фер- . ментативном гидролизе исключаетс 

необходимость использовани  дорого- 55 сто щих ферментных препаратов, например папаина. Высока  степень расщеплени  белка (90-92%) в готовом продукте достигаетс  при применении

,

дешевого и доступного ферментного препарата протосубтилина Г10Х, Врем  каждой обработки сырь  растворителем составл ет 4-6 ч, поскольку меньша  продолжительность обработки снижает эффективность обезжиривавши, а большее врем  контакта с тканью мозга этого экстрагента не приводит к дополнительному извлечению жиров и увеличивает возможность возникно- вени  денатурационньгх изменений в белковой матрице мозга.

Сырье подвергают обезжириванию расщепителем - ацетоном - до остаточного содержани  жира О, 5-1%, по- скольку получить остаточное содержание жира менее 0,5% практически не удаетс , а сохранение в сырье остаточного содержани  жира более 1% в значительной степени затрудн ет реализацию последующих стадий технологического процесса получени  белкового гидролизата из кости. Температурные режимы обезжиривани  выбираютс  исход  из того, что при тем пературе менее процесс обезжиривани  замедл етс , а при темпера- туре вьше 22°С возрастает степень улетучивани  ацетона, что обусловливает необходимость проведени  про- цесса в герметически закрытых емкост х и ведет к значительному повышению стоимости процесса, а следовательно , и целевого продукта.

Предлагаемые температурные и временные,режимы кислотного и щешоч ного гидролиза также  вл ютс  оптимальными и обеспечивают расщепление белка до 90-92% (примеры 1-3). При более низких температурах (ниже 70 С проведени  этих видов гидролиза така  степень расщеплени  не достигаетс  (примеры 4-5) и целевой продук обладает горьковатым, вкусом. При более высоких температурах (более 75 С дальнейшего расщеплени  белка не происходит. Увеличение температуры кислотного и щелочного гидролиза вьше 70-75 С нецелесообразно также и потому, что в отличие от извест- ного способа, когда коллаген кости на стадии обезжиривани  подвергаетс воздействию высоких температур, вследствие чего денатурируетс , по предлагаемому способу процесс обез- жиривани  проводитс  в м гких температурных режимах (20-22 С) и молекулы коллагена сохран ютс  в нативном состо нии, а следовательно, дл  их расщеплени  требуютс  менее высокие температуры, чем дл  расщеплени  денатурированного белка.

Увепичение температуры ферментативного гидролиза (вьше ) приводит к частичной инактивации ферментного препарата к снижению его каталитических функций, а диапазон рН 7,0-7,5  вл етс  оптимальным дл  действи  этого фермента. Запредельные значени  рН привод т к ослаблению протеолитической активности протосубтилина Г10Х.

Указанные временные параметры кислотного (18-24 ч), щелочного (6- 8 ч) и ферментативного (4-6 ч) гидролиза при заданных температурах  в оптимальными , При увеличении времекм проведени  этих видов гидролиза свыше указанных значений (т.е. свыше 24, 8 и 6 ч соответственно ) дальнейшего расщеплени  молекул бешка (свыше 92%) не наблюдаетс  При уменьшении времени проведени  этих видов гидролиза (т.е. менее 18s 6 и 4 ч соответственно) рас ш;еш1ение молекул белка до оптимальных значений (90-92%) не успевает произойти. В результате получаемьш проду ст характеризуетс  незначительной растворимостью в воде и имеет горьковатый вкус.

Проведение ферментативного гидролиза при температуре ниже 40°С неэффективно , поскольку температурньй оптим:7м каталитической активности ферментного препарата протосубтилина Г10Х, используемого дл  осуществлени  гидролиза, лежит в пределах 40-45 С и ниже этих значений температуры фермент почти не работает,

Изобретение позвол ет улучшить качество различных видов 1 шсопродук тов при частичной замене м са белковым гидролизатом. При этом сырьем дл  получени  белкового гидролизата получаемого согласно изобретению, служит кость убойньсх животных.

В таблице приведены показатели предлагаемого и известного способов .

Предлагаемый 17-19 Известный 13-15

Составитель И.Кутукова Редактор А.Огар Техред О.Гортвай

Заказ 3214/3 Тираж 543Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета СССР

по делам изобретений и открытий 113035, Москва, Ж-35, Раушска  наб., д.4/5

Производственно-полиграфическое предпри тие, г.Ужгород, ул.Проектна .4

90-92 Полностью Безвкусный растворим

60-62 Частично Горьковатый растворим

Корректор Л.Патай

Claims (1)

1. СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВОГО ГИДРОЛИЗАТА ИЗ КОСТИ, предусматривающий измельчение сырья, гомогенизацию с водой,ферментгжный гидролиз с последующей инактивацией фермента и кислотный гидролиз с использованием соляной кислоты, сгущение гидролизата, фильтрацию и сушку, отличающийся тем, что, с целью повышения выхода и улучшения качества готового гидролизата, перед гомогенизацией измельченное сырье подвергают обезжириванию при 20-22°С до остаточного содержания жира 0,5-1%,кислотный гидролиз проводят перед ферментативным при 70-75°С в течение 18-24 ч, а после кислотного проводят дополнительно щелочной гидролиз с использованием гидроокиси натрия при 70-75 С в течение 6-8 ч, сгущение осуществляют непосредственно после щелочного гидролиза, ферментативный гидролиз проводят с помощью протосубтилина Г10Х при 40-45°С и pH 7,07,5 в течение 4-6 ч, а фильтрацию гидролизата проводят после инактивации фермента.

   SU „ 1237154