Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО ПРОДУКТА С ПЕНООБРАЗУЮЩИМИ СВОЙСТВАМИ

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам получения натурального белкового продукта для пенообразования, представляющего из себя результат совместного ферментативного гидролиза пшеничного белкового изолята и животного коллагена. Кроме того, изобретение может найти применение в фармацевтической промышленности и при производстве кормов для животных.

В настоящее время пищевая промышленность все сильнее ощущает потребность в натуральных белковых компонентах, обладающих определенной функциональностью. В частности, растет спрос на натуральные белковые продукты для взбивания. Традиционно, в качестве такого продукта используется яичный белок в сырой или высушенной форме. Он широко распространен, имеет хорошие пенообразующие свойства, кроме того, полученные пены демонстрируют высокую стабильность. Недостатком данного продукта является его высокая стоимость. Потенциальной альтернативой яичному белку могут служить продукты, полученные на основе растительных белковых изолятов, а также других белков животного происхождения.

Известно, что белковые гидролизаты способны к стабилизации границы вода-воздух и, соответственно, могут способствовать пенообразованию. На практике, важно добиться не только образования пены, но и ее стабильности во времени. Для повышения стабильности пен некоторые рецептуры предполагают добавление загустителей полисахаридной природы, таких как пектин, альгинат, каррагинан и других, которые замедляют разрушение пены за счет увеличения вязкости жидкой части. Недостаток данного подхода заключается в том, что такие добавки не имеют собственного пенообразования и для получения качественных пен необходимо увеличивать дозировку смеси белок/стабилизатор по сравнению с дозировкой чистого яичного белка, что не всегда приемлемо. Кроме того, такие стабилизаторы снижают пищевую ценность продукта как источника аминокислот.

Из «Уровня техники» известен способ модификации пшеничного белка, включающий следующие стадии: подготовка буферного раствора с определенным значением pH и введение глютена в буферный раствор, подготовка суспензии с определенной концентрацией, растворение модификатора в суспензии, регулирование концентрации модификатора в суспензии, контроль pH системы в определенном диапазоне с добавлением мочевины в систему и контроль концентрации мочевины; размещение полученного раствора в реакторе с магнитным перемешиванием, проведение реакции при комнатной температуре и получение осадка после центрифугирования; перемещение осадка, полученного на стадии центрифугирования, в вакуумную сушильную печь или распылительную сушилку для получения модифицированной пшеничной клейковины. Конечный продукт обладает свойствами пенообразования (см. патентный документ Китая 101632408, опубл. 27.01.2010).

Недостатками известного способа является его сложность осуществления, кроме того, полученный продукт является недостаточно хорошим пенообразователем, в частности требуется большое количество времени для взбивания пены, а полученная пена не является плотной и объемной.

Кроме того, из "Уровня техники" известен способ гидролиза глютена, включающий обработку глютена гидросульфитом натрия, последующую обработку иммобилизованной протеазой с получением гидролизованного глютена. Полученный продукт является пенообразователем (см. патентный документ Японии 63216438, опубл. 08.09.1988).

Недостатками известного способа являются низкие характеристики полученного пенообразователя, в частности полученная пена не является плотной и объемной, кроме того, она нестабильна.

Задачей настоящего изобретения является устранение всех вышеперечисленных недостатков.

Технический результат заключается в обеспечении более объемной, плотной и устойчивой пены и уменьшении необходимого времени взбивания.

Технический результат обеспечивается тем, что способ получения пищевого продукта с пенообразующими свойствами включает разведение пшеничного глютена в воде с гидромодулем не менее 1:1, корректировку pH суспензии до значения не более 6,8, добавление фермента-протеазы, в качестве которого используют фермент один или в комбинации друг с другом: фермент грибного происхождения или фермент бактериального происхождения, нагревание полученной смеси, введение желатина в суспензию для совместного ферментативного гидролиза. При этом момент добавления желатина определяют исходя из требуемой степени его гидролиза.

В соответствии с частными случаями выполнения способ имеет следующие особенности.

В процессе гидролиза осуществляют перемешивание, а нагревание полученной смеси осуществляют до температуры от 30ºС до 70ºС.

Желатин вводят в суспензию в процессе гидролиза в количестве не более 50% от массы глютена.

Желатин вводят в суспензию в процессе гидролиза в количестве предпочтительно не более 20% от массы глютена.

По окончании гидролиза суспензию отправляют на стерилизацию или сушку.

По окончании гидролиза суспензию очищают от нерастворимых частиц, а после очистки высушивают или стерилизуют.

Сущность настоящего изобретения поясняется иллюстрацией, на которой отображена графическая зависимость стабильности пены от времени.

Способ осуществляют следующим образом.

В качестве сырья используются пшеничный глютен и желатин. Обычно сырье используют в сухом виде.

В начале процесса глютен разводят в воде, с гидромодулем не менее 1:1, желательно не менее 1:3, предпочтительно не менее 1:7 (соотношение глютен : вода). На следующем этапе pH суспензии доводят до оптимального значения для используемого фермента. Применительно к данному способу желательно выбирать фермент, способный работать при pH не более 6.8, предпочтительно не более 6.5, наиболее предпочтительно не более 6.0. Это вызвано тем, что при pH более 6.5 глютен при нагревании в воде склонен к образованию нерастворимых агрегатов, которые подвергаются гидролизу с большим трудом. Уровень pH суспензии регулируется с помощью различных кислот и щелочей, включая, но не ограничиваясь следующими: соляная, серная, фосфорная, лимонная кислоты; гидроксиды натрия, калия или кальция, водный раствор аммиака.

После установления необходимого уровня pH в суспензию добавляется фермент-протеаза, предпочтительно эндопротеаза. Фермент может быть грибного либо бактериального происхождения, также возможна комбинация таких ферментов. Подготовка завершается нагреванием смеси до температуры работы фермента, обычно от 30°C до 70°C.

Желатин вводится в суспензию как в процессе гидролиза, так и до него. Желатин вводят в количестве не более 100% от массы глютена, обычно не более 50% от массы глютена, предпочтительно не более 20% от массы глютена. Высокие дозировки желатина нецелесообразны из-за повышения себестоимости конечного продукта. Желатин также подвергается действию фермента, и момент добавления желатина определяется именно требуемой степенью его гидролиза. Соответственно, введение желатина в смесь возможно как до введения фермента - для максимальной степени гидролиза, так и незадолго до окончания процесса гидролиза - для минимальной. Требуемая степень гидролиза желатина должна определяться исходным сырьем. В качестве показателя правильного выбора служит стабильность пены, полученной на конечном продукте.

Добавка желатина в процессе ферментативного гидролиза пшеничного глютена оказывает положительное влияние на пенообразование и стабильность пен, получаемых при взбивании продукта гидролиза. Поскольку желатин по своей природе является белком, он также может подвергаться расщеплению под действием протеаз (пептидаз) - ферментов, осуществляющих гидролиз белков. Поэтому, при действии фермента-протеазы на смесь глютена и желатина, оба этих белка подвергаются гидролизу и обретают новую функциональность. Помимо стабилизации пены в процессе гидролиза также повышается пенообразующая способность желатина. Суммарный эффект за счет совместного гидролиза этих белков оказывается больше, чем при использовании загустителей полисахаридной природы, таких как пектин, альгинат, каррагинан и других. Последние, в частности, не подвергаются гидролизу в присутствии ферментов-протеаз и не обладают собственной способностью к пенообразованию.

По окончании гидролиза суспензия может быть очищена от нерастворимых частиц с помощью центрифугирования. Полученный продукт сразу используется по назначению, либо консервируется любым удобным способом в жидком или сухом виде.

На стадии гидролиза возможно использование мешалки, либо периодического ручного перемешивания. Полученный продукт, в зависимости от требований, может быть в жидкой либо сухой форме. Обладает специфическим для данного продукта неинтенсивным запахом.

Жидкая форма - может напрямую использоваться как полная либо частичная замена жидкого яичного белка в рецептурах, является пенообразователем. Полученная пена стабильна, не обладает выраженным запахом, имеет чистый белый цвет и однородную структуру.

Сухая форма - используется как альтернатива сухому яичному альбумину. Два пути использования: в сухих смесях как пенообразующий компонент, либо после растворения аналогично описанной выше жидкой форме.

Стабильность пены определяют следующим образом.

10,0 г сухого белкового продукта полностью растворяют в 90 мл дистиллированной воды в стакане на 600 мл (диаметр стакана 75 мм). Раствор взбивается миксером с венчиком в течение 3 мин, отмечается первоначальный уровень пены в мм. По истечении 30, 60 и 90 мин после взбивания также фиксируется уровень пены.

Измерения содержания влаги проводились в соответствии с ГОСТ 15113.4-77, содержания белка - по ГОСТ 10846-91, ГОСТ Р51417-99.

Сущность настоящего технического решения поясняется следующими примерами.

Пример 1:

Пшеничный глютен массой 10 кг загружают в емкость, содержащую 100 л воды. С помощью соляной кислоты доводят pH суспензии до уровня 3.0. Добавляют фермент PDN N48/4 в количестве 0.01 кг, суспензию нагревают до 40°C и выдерживают в течение 5 ч при этой температуре и естественных массообменных процессах без перемешивания. За 1 ч до окончания гидролиза в емкость добавляют желатин массой 1 кг. После гидролиза продукт очищают, а затем высушивают на распылительной сушилке. Получают однородный порошок светло-бежевого цвета, который при растворении в воде и взбивании образует обильную пену. Содержание белка составляет 86.3%, содержание влаги 5.9%.

Пример 2:

Пшеничный глютен массой 2 кг суспендируют в 15 л воды. С помощью фосфорной кислоты доводят pH суспензии до уровня 6.3. Добавляют фермент Promod 024L в количестве 0.05 кг, суспензию нагревают до 50°C и выдерживают в течение 3 ч при этой температуре и перемешивании. За 20 мин до окончания гидролиза в емкость добавляют желатин массой 0.1 кг. После гидролиза продукт очищают на центробежном стенде для удаления твердых примесей, стерилизуют при 105°C и асептически упаковывают для последующего использования в жидком виде, в качестве заменителя сырого яичного белка. Содержание сухих веществ 9.4%.

Пример 3:

Смесь 5 кг пшеничного глютена и 1 кг желатина разводят в воде объемом 42 л, добавляют 0.03 кг фермента Flavourzyme 1000L. После нагревания до 55°C, смесь при перемешивании выдерживают в течение 3 часов, после чего охлаждают до комнатной температуры и отделяют твердую часть на центробежном стенде. Раствор высушивают на распылительной сушилке, получая мелкодисперсный сыпучий порошок бежевого цвета.

Пример 4:

Продукт получают согласно Примеру 2, используя различные количества желатина: 0.08 кг, 0.16 кг и 0.3 кг. После этого сравнивают стойкость пен на основе растворов, содержащих 10% сухих продуктов гидролиза. Результаты представлены в виде графика на рис.1.