Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКОВОГО КОНЦЕНТРАТА

Изобретение относится к пищевой, в частности молочной, промышленности и может быть использовано при производстве сывороточных белковых концентратов, а также продуктов функционального назначения.

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому эффекту является способ получения сывороточного белкового концентрата [Патент РФ № 2284701, опубликован 10.10.2006 г.], предусматривающий сбор сыворотки, ее осветление, пастеризацию, охлаждение, деминерализацию, ультрафильтрацию с получением сывороточного белкового концентрата. Затем сывороточный белковый концентрат подвергают гидролизу при температуре 41±2°С и рН 9,0±0,2. В качестве регулятора рН используют щелочную фракцию электроактивированной воды с рН 11,0-12,0. Гидролиз проводят в течение 14-24 ч до достижения заданной степени гидролиза.

Недостатками прототипа являются высокая себестоимость белкового концентрата за счет применения дорогостоящих и энергоемких операций электродиализа и получения щелочной фракции электроактивированной воды, длительность процесса получения белкового концентрата в качестве готового продукта, снижение биологической ценности конечного продукта в процессе технологической обработки сырья и полуфабрикатов.

Технической задачей изобретения является разработка способа получения пищевого белкового концентрата, позволяющего улучшить функциональные свойства белков - усвояемость, структуру; повысить биологическую ценность и пищевую ценность полученного продукта, а также снизить его себестоимость.

Для решения технической задачи изобретения предложен способ получения пищевого белкового концентрата, характеризующийся тем, что пищевой белковый концентрат готовят из подсырной сыворотки, для чего подсырную сыворотку сепарируют при температуре 45°С, пастеризуют при температуре 72°С с выдержкой 15 с, затем пастеризованную и охлажденную до температуры 45°С подсырную сыворотку подвергают ультрафильтрационному концентрированию до массовой доли сухих веществ 22%, полученный пищевой белковый концентрат при температуре 55°С в течение 1,5 ч подвергают ферментации β-трансглютаминазой, взятой в количестве 0,006 ед/г белка активностью 250 ед/г белка, затем проводят инактивацию фермента при температуре 75°С в течение 10 минут, полученный пищевой белковый концентрат охлаждают до 4°С и хранят до дальнейшего использования.

Технический результат изобретения заключается в повышении биологической и пищевой ценности готового продукта за счет концентрирования ценных компонентов подсырной сыворотки и в улучшении усвояемости белка организмом человека в связи с поперечным связыванием аминокислот; исключении применения стабилизаторов в производстве белковых кисломолочных продуктов за счет высокой вязкости полученного концентрата; придании функциональных свойств продуктам на основе полученного пищевого белкового концентрата; защите лизина в пищевых белках от различных химических реакций за счет формирования изопептидной связи, что препятствует протеканию реакции меланоидинообразования; рациональной переработке вторичного молочного сырья; повышении экологичности молочного производства.

На фиг. 1 представлен аминокислотный состав подсырной сыворотки и пищевого белкового концентрата.

На фиг. 2 представлено содержание минеральных веществ в пищевом белковом концентрате.

На фиг. 3 - сравнительный анализ пищевой ценности пищевого белкового концентрата и подсырной сыворотки.

Способ получения пищевого белкового концентрата осуществляют следующим образом.

Подсырную сыворотку предварительно осветляют для отделения остатков жира и казеина. Для этого ее сепарируют при температуре 45°С. Просепарированную сыворотку пастеризуют при температуре 72°С с выдержкой 15 с с целью подавления заквасочных культур. Далее ее охлаждают до температуры 45°С и направляют на ультрафильтрацию для достижения массовой доли сухих веществ 22%. Полученный пищевой белковый концентрат ферментируют β-трансглютаминазой, активностью 250 ед/г, в количестве 0,006 ед/г белка. Продолжительность ферментации составляет 1,5 ч при температуре 55°С. Инактивацию фермента проводят при 75°С в течение 10 минут. Полученный пищевой белковый концентрат охлаждают до 4°С и хранят до переработки. Сравнительный анализ пищевой ценности пищевого белкового концентрата и подсырной сыворотки представлена на фиг. 3.

Биологическая ценность полученного пищевого белкового концентрата повышается в результате увеличения незаменимых аминокислот, что способствует усилению антиоксидантной активности; улучшения их усвояемости организмом человека за счет поперечного связывания различных белков, содержащих лимитирующее аминокислоты. Содержание аминокислот в пищевом белковом концентрате в сравнении с подсырной сывороткой представлено на фиг. 1.

Ферментация пищевого белкового концентрата таким способом обеспечивает улучшение консистенции готового продукта, защиту лизина в пищевых белках от различных химических реакций, некоторое капсулирование липидов, изменение функциональных свойств белков, что позволяет вырабатывать кисломолочные напитки на основе пищевого белкового концентрата без применения стабилизационных систем. Фракционный состав сывороточных белков пищевого белкового концентрата представлено в табл. 2.

Способ поясняется следующими примерами.

Пример 1 (прототип)

Молочную сыворотку очищают от жира и казеиновой пыли при температуре 39°С. Массовая доля жира в сыворотке после сепарирования не превышает 0,05%. Сыворотку пастеризуют при температуре 63°С с выдержкой 30 мин или 72°С с выдержкой 15 с и охлаждают до 20°С. Пастеризованную сыворотку направляют на электродиализ до достижения массовой доли золы 0,7% и электропроводности не более 20,0 Ом^-1·м^-1. Деминерализованную сыворотку подвергают ультрафильтрации при температуре 55°С с получением сывороточного белкового концентрата с массовой долей сухих веществ 24%. Затем полученный концентрат охлаждают до оптимальной для гидролиза температуры 42°С и подвергают гидролизу. Доведение рН белкового концентрата до оптимального значения 9,0 проводят щелочной фракцией электроактивированной воды с рН 12,0. Панкреатин с активностью 45 ед/г вносят в количестве 0,2%. Гидролиз сывороточных белков в концентрате проводят в течение 24 ч при постоянном перемешивании. Инактивацию фермента проводят при 75°С в течение 10 минут. Затем концентрат сгущают вакуум-выпариванием до 40% сухих веществ и высушивают на распылительных сушилках при мягких режимах. Химический состав, энергетическая и биологическая ценность подсырной сыворотки и пищевого белкового концентрата представлены в табл.1.

Пример 2

Подсырную сыворотку предварительно осветляют для отделения остатков жира и казеина. Для этого ее сепарируют при температуре 45°С. Просепарированную сыворотку пастеризуют при температуре 72°С с выдержкой 15 с с целью подавления заквасочных культур. Далее ее охлаждают до температуры 45°С и направляют на ультрафильтрацию для достижения массовой доли сухих веществ 22%. Полученный пищевой белковый концентрат ферментируют β-трансглютаминазой, активностью 250 ед/г, в количестве 0,006 ед/г белка. Продолжительность ферментации составляет 1,5 ч при температуре 55°С. Инактивацию фермента проводят при 75°С в течение 10 минут. Полученный готовый продукт анализируют.

Полученный пищевой белковый концентрат охлаждают до 4°С и хранят до дальнейшего использования.

Как видно из табл. 1-2 и фиг. 1-3, предложенный способ получения пищевого белкового концентрата позволяет получить готовый продукт - пищевой белковый концентрат высокого качества за счет концентрирования ценных компонентов подсырной сыворотки, таких как лактоза, сывороточные белки, макро-, микроэлементы, жиро- и водорастворимые витамины, при этом улучшаются технологические и функциональные свойства.

Увеличение количества вносимого фермента β-трансглютаминазы более 0,006 ед/г белка экономически не выгодно, так как повышается вязкость белкового концентрата, что приводит к значительному изменению его консистенции; снижение количества вносимого фермента менее 0,006 ед/г белка приводит к ухудшению качества готового продукта. Увеличение температуры ферментации свыше 55°С при продолжительности процесса более 1,5 ч приводит к быстрой инактивации фермента и снижению пищевой ценности вследствие разрушения витаминов подсырной сыворотки, уменьшение температуры ферментации ниже 55°С приводит к увеличению продолжительности процесса из-за медленного и недостаточного развития фермента в субстрате.

Предложенный способ производства пищевого белкового концентрата позволяет:

- повысить его биологическую ценность и пищевую ценность за счет концентрирования ценных компонентов подсырной сыворотки;

- повысить усвояемость белка организмом человека за счет поперечного связывания белков;

- исключить необходимость применения стабилизаторов в производстве кисломолочных продуктов на основе пищевого белкового концентрата за счет его высокой вязкости;

- придать функциональные свойства продуктам на основе полученного белкового концентрата;

- рационально утилизировать подсырную сыворотку;

- повысить экологичность молочного производства.