Патент на изобретение №2353099

(54) СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПИЩЕВОГО БЕЛКА, ОБОГАЩЕННОГО БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫМИ КОМПОНЕНТАМИ

(57) Реферат:

Способ включает инактивацию эндогенных ферментов клеток дрожжей, обработку клеток дрожжей экзогенными ферментами, катализирующими гидролиз полимеров клеточной оболочки с освобождением белков цитоплазмы клеток дрожжей. Обработку проводят двумя последовательными стадиями. На первой стадии используют ферменты, катализирующие гидролиз полимера клеточной оболочки -глюкана. При этом получают биологически активные продукты ферментативного гидролиза -глюкана. Также применяемые ферменты катализируют гидролиз по пептидным связям содержащихся в клеточных оболочках белково--глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового полимеров. При этом получают белки, -глюкан, маннан и хитин. Проводят инактивацию экзогенных ферментов, катализирующих гидролиз полимеров по пептидным связям, использованных на первой стадии обработки клеток дрожжей. На второй стадии используют ферменты, катализирующие гидролиз полимеров -глюкана, маннана и хитина. При этом получают белки освободившейся цитоплазмы, белки, образовавшиеся из полимеров клеточной оболочки на первой стадии обработки, и биологически активные компоненты – продукты гидролиза полимеров клеточной оболочки. Способ позволяет повысить выход целевого продукта. Содержание белка в продукте составляет 66-67%. 3 з.п. ф-лы.

Изобретение относится к пищевой промышленности, к биотехнологии и может быть использовано при производстве пищевых белков, белковых обогатителей пищи.

Известен способ получения пищевого белка, предусматривающий осуществление кислотного гидролиза полимеров клеток дрожжей (Патент США 3833552, кл. A23J 1/18, опубл. 1974 г.).

Однако данный известный способ предусматривает осуществление химической обработки клеток дрожжей в жестких условиях агрессивной кислой среды, что сопровождается разрушением ценных компонентов клетки дрожжей, снижением биологической ценности целевого продукта.

Известен способ получения белоксодержащей биологически активной добавки, предусматривающий обработку биомассы клеток дрожжей экзогенными гидролитическими ферментами (Патент РФ 2230466, кл. A23L 1/30, опубл. 2004 г.).

Однако в данном известном способе не описаны условия обработки клеток дрожжей гидролитическими ферментами, не раскрыт состав используемого ферментного препарата, что не позволяет воспроизвести этот известный способ в части осуществления процесса ферментолиза.

Наиболее близким аналогом предлагаемого способа является известный способ получения продукта обработки клеток дрожжей композицией гидролитических ферментов (Патент РФ 2104300, кл. A23L 1/28, опубл. 1998 г.).

Однако качество целевого продукта, получаемого этим известным способом, недостаточно высокое за счет несоблюдения условий ферментативного гидролиза, обеспечивающих сохранность полимерной структуры белков клеток дрожжей при их обработке экзогенными ферментами.

Техническим результатом, достигаемым настоящим изобретением, является повышение качества целевого продукта за счет обеспечения сохранности полимерной структуры белка дрожжей.

Указанный технический результат достигается тем, что способ получения пищевого белка, обогащенного биологически активными компонентами, заключается в инактивации эндогенных ферментов клеток дрожжей, осуществлении обработки клеток дрожжей экзогенными ферментами, катализирующими гидролиз полимеров клеточной оболочки с освобождением белков цитоплазмы клеток дрожжей, причем обработку проводят двумя последовательными стадиями, на первой стадии обработки используют ферменты, катализирующие гидролиз полимера клеточной оболочки -глюкана с получением биологически активных продуктов его ферментативного гидролиза, а также гидролиз по пептидным связям содержащихся в клеточных оболочках белково--глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового полимеров с получением белков, -глюкана, маннана и хитина, затем инактивируют экзогенные ферменты, катализирующие гидролиз полимеров по пептидным связям, использованные на первой стадии обработки клеток дрожжей, а на второй стадии обработки используют ферменты, катализирующие гидролиз полимеров -глюкана, маннана и хитина с получением целевого продукта в виде белков освободившейся цитоплазмы, белков, образовавшихся из полимеров клеточной оболочки на первой стадии обработки, и биологически активных компонентов – продуктов гидролиза полимеров клеточной оболочки.

Обработке экзогенными ферментами целесообразно подвергать водную суспензию клеток дрожжей.

Эндогенные ферменты оболочки клеток дрожжей рекомендуется инактивировать путем термической обработки суспензии клеток дрожжей.

Экзогенные ферменты рекомендуется инактивировать путем термической обработки суспензии клеток дрожжей, подвергнутых первой стадии обработки экзогенными ферментами.

Предлагаемый способ получения пищевого белка, обогащенного биологически активными компонентами, обеспечивает условия сохранения полимерной структуры всех белков дрожжевой клетки и обогащение этих белков в целевом продукте биологически активными компонентами, образующимися при направленном ферментативном гидролизе полимеров оболочки клеток дрожжей.

Это обеспечивается тем, что способ согласно изобретению предполагает двухстадийную обработку клеток дрожжей экзогенными ферментами, чему предшествует инактивация эндогенных ферментов клетки дрожжей, что предотвращает возможность ферментативного гидролиза белков клетки под воздействием этих ферментов. На первой стадии обработки клеток дрожжей способ согласно изобретению предусматривает использование только тех экзогенных ферментов, которые осуществляют ферментативный гидролиз -глюкана – основного структурного полимера клеточной оболочки. На этой же стадии экзогенные ферменты осуществляют ферментативный гидролиз по пептидным связям белково--глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового комплексов, содержащихся в клеточной оболочке. Соответственно, на первой стадии ферментативной обработки происходит гидролиз -глюкана с образованием биологически активных продуктов ферментолиза. Белковые комплексы, имеющиеся в клеточной оболочке, в результате ферментативной обработки дрожжевых клеток на первой стадии гидролизуются только по пептидным связям, что обеспечивает освобождение полисахаридов и белков из этих комплексов и сохраняет их интактность. Разрушение оболочки дрожжевой клетки на первой стадии обработки экзогенными ферментами приводит также к освобождению цитоплазмы клеток, обогащенной белками. Для того чтобы не происходило в дальнейшем разрушение освободившихся белков цитоплазмы и белков, освободившихся в результате ферментативного гидролиза на первой стадии обработки из белково--глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового комплексов, способом согласно изобретению предусмотрен прием инактивации ферментов, катализирующих гидролиз упомянутых комплексов по пептидным связям. Таким образом, первая стадия ферментативной обработки клеток дрожжей завершается высвобождением полисахаридов клеточных стенок из их белковых комплексов, что повышает их атакуемость ферментами на второй стадии ферментолиза, а также освобождением белков цитоплазмы и белков оболочки клеток из белково-полисахаридных комплексов. Проведенная непосредственно после первой стадии ферментативной обработки инактивация ферментов, катализирующих гидролиз полимеров по пептидным связям, обеспечивает дальнейшую сохранность этих освободившихся белков. В результате процедуры термической обработки, выполняемой после завершения первой стадии, инактивируются не только ферменты, катализирующие гидролиз белковых комплексов по пептидным связям, но и -глюканазы. Поэтому при проведении второй стадии ферментативной обработки повторно используют -глюканазы, а также ферменты, катализирующие ферментативный гидролиз манназы и хитина – маннаназа и хитиназа. Ферментативная обработка на второй стадии не затрагивает освободившиеся белки, но обеспечивает глубокий ферментативный гидролиз содержащихся в этой массе иных полимеров – -глюкана, маннана и хитина, что приводит к деструкции клеточных стенок и более полному высвобождению белков цитоплазмы, а также к образованию биологически активных, легко усваиваемых продуктов гидролиза полисахаридов, обогащающих получаемый белковый продукт. Ниже приведены примеры реализации изобретения.

Пример 1. Готовят водную суспензию из 100 г сухих пекарных дрожжей и 250 мл воды. Приготовленную смесь тщательно перемешивают. Эндогенные ферменты дрожжевых клеток инактивируют путем нагревания полученной клеточной суспензии до 95°С и выдерживания при этой температуре в течение 15 мин. Затем суспензию дрожжевых клеток охлаждают до 55°С. При этом рН суспензии естественный – 5,8. Затем в суспензию клеток задают целловеридин как источник -глюканаз из расчета 30,0 ед. -ГкС на 1 г сухих дрожжей (активность -глюканаз в препарате целловеридин составляет 1000 ед. -ГкС на 1 г препарата). Кроме того, в суспензию клеток задают также препарат протосубтилин, как источник протеиназ, катализирующих гидролиз пептидных связей в белково--глюкановых, белково-маннановых и белково-хитиновых комплексах. Протосубтилин задают из расчета 0,1 ед. ПС на 1 г сухих дрожжей (активность протеиназ в препарате протосубтилина составляет 260 ед. ПС на 1 г препарата). Ферментативный гидролиз оболочек клеток дрожжей на первой стадии обработки проводят при естественном рН в течение 2 час при температуре 55°С при постоянном перемешивании. Затем выполняют процедуру инактивации протеиназ – ферментов, катализирующих гидролиз полимеров оболочки клеток дрожжей по пептидной связи. Для этого суспензию клеток, обработанную ферментами на первой стадии, нагревают до температуры 85°С и выдерживают при ней в течение 15 мин. Затем суспензию охлаждают до температуры 50°С и задают в нее препарат целловеридина как источник экзо- и эндо--глюканаз, маннаназы и хитиназы из расчета 150 ед. -ГкС, 10 ед. МС и 0,2 ед. ХС на 1 г сухих дрожжей. На второй стадии обработки гидролиз дрожжевой суспензии проводят при естественном рН в течение 3 час при температуре 55°С при постоянном перемешивании. Об окончании гидролиза судят по нарастанию концентрации растворимых сухих веществ и редуцирующих углеводов в супернатанте. По окончании гидролиза проводят отделение остаточных клеточных стенок центрифугированием полученной массы. Из супернатанта выделяют целевой белковый препарат путем осаждения этиловым спиртом-ректификатом с последующей сушкой продукта.

Содержание белка в полученном продукте составляет 67%, концентрация редуцирующих веществ (углеводов) составляет 10,2%.

Пример 2. Готовят водную суспензию из 100 г сухих пекарных дрожжей и 250 мл воды. Приготовленную смесь тщательно перемешивают. Эндогенные ферменты дрожжевых клеток инактивируют путем нагревания полученной клеточной суспензии до 94°С и выдерживания при этой температуре в течение 16 мин. Затем суспензию дрожжевых клеток охлаждают до 56°С. При этом рН суспензии естественный – 5,8. Затем в суспензию клеток задают целловеридин как источник -глюканаз из расчета 80,0 ед. -ГкС на 1 г сухих дрожжей (Активность -глюканаз в препарате целловеридина составляет 1000 ед. -ГкС на 1 г препарата). Кроме того, в суспензию клеток задают также препарат протосубтилин, как источник протеиназ, катализирующих гидролиз пептидных связей в белково--глюкановых, белково-маннановых и белково-хитиновых комплексах. Протосубтилин задают из расчета 5,0 ед. ПС на 1 г сухих дрожжей (активность протеиназ в препарате протосубтилина составляет 260 ед. ПС на 1 г препарата). Ферментативный гидролиз оболочек клеток дрожжей на первой стадии обработки проводят при естественном рН в течение 2 час при температуре 56°С при постоянном перемешивании. Затем выполняют процедуру инактивации протеиназ-ферментов, катализирующих гидролиз полимеров оболочки клеток дрожжей по пептидной связи. Для этого суспензию клеток, обработанную ферментами на первой стадии, нагревают до температуры 84°С и выдерживают при ней в течение 15 мин. Затем суспензию охлаждают до температуры 51°С и задают в нее препарат целловеридина как источник экзо- и эндо--глюканаз, маннаназы и хитиназы из расчета 150 ед. -ГкС, 10 ед. МС и 0,2 ед. ХС на 1 г сухих дрожжей. На второй стадии обработки гидролиз дрожжевой суспензии проводят при естественном рН в течение 3 час при температуре 51°С при постоянном перемешивании. Об окончании гидролиза судят по нарастанию концентрации растворимых сухих веществ и редуцирующих углеводов в супернатанте. По окончании гидролиза проводят отделение остаточных клеточных стенок центрифугированием полученной массы. Из супернатанта выделяют целевой белковый препарат путем осаждения этиловым спиртом-ректификатом с последующей сушкой продукта.

Содержание белка в полученном продукте составляет 66%, концентрация редуцирующих веществ (углеводов) составляет 10,3%.

Пример 3. Проводят ферментолиз по методике примера 2, но на второй стадии в дрожжевую суспензию задают препарат целловиридина как источник экзо- и эндо--глюканаз, манназы и хитиназы из расчета 300 ед. -ГкС, 20 ед. МС и 0,4 ед. ХС на 1 г сухих дрожжей. Обработку проводят при температуре 50°С в течение 2 час.

Содержание белка в полученном продукте составляет 66%, концентрация редуцирующих веществ (углеводов) составляет 10,3%.

Продукт, получаемый способом согласно изобретению, не токсичен. Он может быть использован в пищевых целях без его дополнительной очистки.

Таким образом, способ согласно изобретению позволяет получить с высоким выходом качественный белковый продукт, обогащенный биологически активными, легко усваиваемыми компонентами.

Формула изобретения

1. Способ получения пищевого белка, обогащенного биологически активными компонентами, заключающийся в инактивации эндогенных ферментов клеток дрожжей, осуществлении обработки клеток дрожжей экзогенными ферментами, катализирующими гидролиз полимеров клеточной оболочки с освобождением белков цитоплазмы клеток дрожжей, причем обработку проводят двумя последовательными стадиями, на первой стадии обработки используют ферменты, катализирующие гидролиз полимера клеточной оболочки бета-глюкана с получением биологически активных продуктов его ферментативного гидролиза, а также гидролиз по пептидным связям содержащихся в клеточных оболочках белково-бета-глюканового, белково-маннанового и белково-хитинового полимеров с получением белков, бета-глюкана, маннана и хитина, затем инактивируют экзогенные ферменты, катализирующие гидролиз полимеров по пептидным связям, использованные на первой стадии обработки клеток дрожжей, а на второй стадии обработки используют ферменты, катализирующие гидролиз полимеров бета-глюкана, маннана и хитина с получением целевого продукта в виде белков освободившейся цитоплазмы, белков, образовавшихся из полимеров клеточной оболочки на первой стадии обработки, и биологически активных компонентов – продуктов гидролиза полимеров клеточной оболочки.

2. Способ по п.1, отличающийся тем, что обработке экзогенными ферментами подвергают водную суспензию клеток дрожжей.

3. Способ по п.1, отличающийся тем, что эндогенные ферменты оболочки клеток дрожжей инактивируют путем термической обработки суспензии клеток дрожжей.

4. Способ по п.1, отличающийся тем, что экзогенные ферменты инактивируют путем термической обработки суспензии клеток дрожжей, подвергнутых первой стадии обработки экзогенными ферментами.