UA77942C2 - Method for aqueous extraction and fractionation of oilseed material - Google Patents

Description

Даний винахід належить до способу водного значення коефіцієнта ефективності білка (КЕБ) екстрагування, фракціонування і ензиматичної для білкового концентрату з насіння рапсу (3,29), обробки матеріалів з олійного насіння з метою казеїну (3,13) і соєвого концентрату (1,60). З усіх вироблення цінних продуктів без істотної кількості джерел рослинних білків максимальну величину малоцінних побічних продуктів і відходів усіх видів. КЕБ має білковий концентрат з насіння рапсу. Бі-

Зокрема, схема фракціонування виробляє, по- лок з насіння каноли чи рапсу сам по собі має від- перше, кормовий інгредієнт, що складається з біл- мінну кормову цінність і, у порівнянні з іншими ро- кових волокон і призначений головним чином для слинними білками, може вважатися в цьому жуйних тварин, і, по-друге, дефітинізовану високо- розумінні винятком. У публікації (Ргепдегдавзі А.Р. білкову фракцію. Зазначена фракція становить еї аІ.//Моїї. Адпасий. - 1994. - 10. - Р.15-20) пока- інтерес як кормовий інгредієнт для різних видів зано, що дефітинізований білковий концентрат з тварин. насіння рапсу зміг замістити 10095 високоякісного

На розвиток систем водної обробки і технічних рибного кормового борошна в кормовому раціоні прийомів для виробництва концентратів з високою райдужної форелі, не виявивши негативного впли- білковою цінністю і білкових ізолятів (29090 білка) з ву на процес росту і кормову ефективність риби. олійного насіння, таких як соєві боби, були спря- Коли білки як компонент кормового борошна мовані значні зусилля. Метою всіх цих існуючих в застосовують у звичайній формі, тварини не ціл- даний час систем і прийомів є вироблення окремо- ком використовують білкову кормову цінність білка го продукту з дуже високою білковою цінністю. з насіння каноли чи рапсу. Кормове борошно з

Цінності небілкового компонента вихідного матері- нелущеного насіння каноли, прожареного з метою алу не надавали великого значення чи цей момент видалення розчинника, містить високі рівні кілько- узагалі не розглядали. У схемі обробних пристроїв сті волокна. Волокно має невелику кормову цін- не передбачалося фракціонування вихідного ма- ність для таких тварин, як риба, курчата і порося- теріалу на групи цінних продуктів, яке відбувається та, і, таким чином, знижує, вміст білка .й енергії в без вироблення малоцінних побічних продуктів чи кормовому борошні. Крім того, зв'язані з волокном відходів усіх видів. антиживильні фактори, такі як фенольні сполуки,

Для досягнення ефективного екстрагування і можуть впливати на життєдіяльність тварин з од- виділення білків у технічних методах і обробних нокамерним шлунком, таких як свині, курчата і системах, що мають своєю метою виробництво риба. Процес прожарювання, використаний під час окремого продукту з високою білковою цінністю з готування кінцевого продукту з кормового борош- олійного насіння, часто застосовують високі рівні на, зменшує розчинність білка борошна і, як було використання води і хімічних препаратів, таких як показано, при годівлі курчат знижує перетравлю- солі, кислота чи основа. Системи, що вимагають ваність лізину (Мемукіїк К.МУ. еї а//Роий. сі. - екстенсивного застосування води і хімічних препа- 2000. - 79. - Р.64|Ї. Кормове борошно з каноли ратів, часто дорого коштують. Подальше збіль- містить винятково високі рівні вмісту з фітинової шення витрат зв'язане з видаленням малоцінних кислоти (приблизно 3956 кормового борошна). Ця побічних продуктів і відходів усіх видів. кислота в насінні є формою запасання фосфору і

Насіння рапсу чи каноли (гібрид рапсу з низь- погано перетравлюється видами тварин з однока- ким вмістом ерукової кислоти) складається з при- мерним шлунком, таких як свині, курчата і риба. близно 4090 олії і 6095 компонентів, які не містять Фітинова кислота може утворювати комплекси з олії. При промисловій обробці найбільшу частину мінеральними речовинами, амінокислотами і біл- олії видаляють з насіння екстрагуванням з розчин- ками, зменшуючи тим самим перетравлювальну ником або за допомогою віджимання. В обробному здатність стосовно живильних речовин. пристрої, основаному на першому варіанті, мате- Далі, фосфор у молекулі фітинової кислоти у ріал, що не містить олії, спочатку присутній у ви- великому ступені некорисний для тварин і видаля- гляді занурених у розчинник білих пластівців чи ється разом з фекаліями. Через таку погану пере- вичавок. Звичайно для вироблення кінцевого про- травлюваність Р у фітаті необхідно складати раці- дукту, прожареного з метою видалення розчинни- они з вмістом дієтичного фосфору, достатнім для ка й іменованого терміном "кормове борошно", задоволення потреб тварин, і це часто збільшує розчинник видаляють з білих пластівців за допо- вартість раціону. На додаток до цього, неперетра- могою способу, що включає в себе застосування влений Р у гної може нанести шкоду навколиш- пари і тепла. Зазначене борошно містить близько ньому середовищу і є значною проблемою в зонах 3595 білка і надходить у продаж як кормовий інгре- інтенсивного тваринництва. В цілому, високий дієнт, призначений для включення в кормові раці- вміст волокон і фітату в кормовому борошні з ка- они різних класів тварин, у тому числі свиней, до- ноли, що виконує функцію джерела білків для тва- машнього птаха і рогатої худоби. рин з однокамерним шлунком, таких як свині, кур-

Білок насіння каноли має відмінну кормову чата і риба, обмежує живильну цінність цього цінність. Він багатий метіоніном і лізином (відпо- продукту. відно, 295 і 5,89о загальної кількості білка) з гарним Жуйні тварини, такі як рогата худоба, мають балансом незамінних амінокислот. В огляді з жи- здатність екстрагувати енергію з волокна за допо- вильної якості різних джерел білка (Епіедтап М.//). могою ферментації в рубці. Далі, мікроби рубця

Адгіс. Роса Спет. - 1996. - 44. - Р.6-29| приведені можуть ефективно гідролізувати фітат, тому у ви-

падку годування жуйних тварин потенціал антижи- розчинний залишки, і нерозчинний матеріал обро- вильної дії і нанесення шкоди навколишньому се- бляють у безперервному режимі кислим розчином редовищу зменшується. Високорозчинний білок до досягнення необхідного екстрагування білка. легко гідролізується і використовується мікробами Екстраговані білки потім виділяють осадженням чи в рубці. Найвищу для жуйних тварин кормову біл- ультрафільтрацією. кову цінність має білок, стійкий до розкладання в У патенті (5, 3635726| описана процедура рубці, але у великому ступені перетравлюваний виробництва соєвого білкового ізоляту шляхом під час наступного проходження через тонку киш- екстрагування соєвого вихідного матеріалу в луж- ку. Як кормові інгредієнти для цих тварин високо- них умовах зі значенням рН, що перевищує вели- розчинні білки в насінні каноли мають більш низьку чину ізоелектричного рН гліциніну. Після відділен- кормову цінність у порівнянні з фракцією, що ня екстракту від нерозчинного залишку рн включає у себе всі відносно нерозчинні білки ка- екстракту,знижують до ізоелектричного рН гліцині- ноли. ну, щоб індукувати осадження білка.

Сучасні дослідження в цій області фокусують- У патенті (05, 4418013) описаний спосіб екст- ся на способах досягнення ефективного екстрагу- рагування білка з джерел рослинних білків, який вання білків з вихідного матеріалу на основі олій- включає екстрагування у воді без застосування ного насіння з наступним концентруванням чи хімічних добавок у водному середовищі екстрагу- виділенням білка в єдиний високоцінний продукт. вання. Потім розчинний екстракт відокремлюють

У патенті (5, 5658714| показано, що білок від твердих фаз і розбавляють в об'ємі охолодже- можна ефективно екстрагувати з рослинного бо- ної води, щоб індукувати формування білкових рошна, доводячи рН середовища екстрагування частинок. Далі ці частинки видаляють з води і су- до інтервалу 7,0-10,0. Потім білок концентрують за шать, формуючи білковий ізолят, що, як вказуєть- допомогою ультрафільтрації й осаджують, дово- ся, є по суті не денатурованим. дячи рН фільтрату до 3,5-6,0. Фітат стійкий по від- У міжнародній патентній заявці (МО, 95/27406) ношенню до етапу осадження білків; таким чином, показано, що до водної суспензії вихідного матері- його вміст у кінцевому білковому концентраті, як алу на основі сої можна додати фітазу. В умовах, вказано, менше 195 сухої речовини в білковому контрольованих стосовно рн і температури, вміст ізоляті. фітату знижується до величини «5095 цього пара-

У патенті (5, 4420425) описаний спосіб вод- метра у вихідному матеріалі. У кращому варіанті ного екстрагування знежирених соєвих бобів, що здійснення цього винаходу вихідний соєвий мате- використовує лужні умови зі співвідношенням се- ріал піддавався обробці невеликим нагріванням і редовище екстрагування/вихідний матеріал з мав коефіцієнт азотної розчинності 25095. рН від- олійного насіння »10:1. У цьому способі для виро- хідного потоку лежить в інтервалі 7-9. Цей потік блення білкового концентрату тверді фази в екст- розділяють на розчинну і нерозчинну фракції. Пе- ракті видаляють за допомогою фільтрації, розчи- ршу з них далі піддають тепловій обробці, щоб нений білок пастеризують, а екстракт пропускають дезактивувати ензими, а розчинені речовини кон- крізь мембрану для мікрофільтра з граничною мо- центрують за допомогою нанофільтрації і сушать, лекулярною масою 2100000. формуючи кінцевий продукт. Нерозчинну фракцію і

У патенті (05, 59896001 показано, що розчин- фільтрат, сформований під час нанофільтрації, ність рослинних білків можна збільшити обробкою переводять у відходи. джерела такого білка ензимами, наприклад, фіта- У публікації (Глепд еї аї..//Юоцгпа! ої Роса зою та/або протеолітичними ензимами. Їх з метою Зсієпсе. - 1990. - 55. - Р.1147-1156)| описані серії підвищення розчинності білків безпосередньо за- експериментів з фракціонування різних матеріалів стосовують до вихідного матеріалу перед будь- з олійного насіння із застосуванням водної схеми якою фазою екстрагування. обробки. Як вихідний матеріал застосовували ко-

У патенті (05, 39669711 показано, що для по- мерційне кормове борошно з каноли і білі пластів- легшення екстрагування білків до водної дисперсії ці з каноли після екстрагування олії і прожарюван- матеріалу джерела рослинних білків можна додати ня, яке видаляє розчинник. Усі процеси кислу фітазу. Для сприяння розчинності білка вод- екстрагування проводили у водних лужних умовах ну суспензію підтримують при рН, що відповідає з рН, що дорівнює 10 чи перевищує цю величину. мінімальній білковій розчинності для даного білка, У зазначеному способі виділяли залишок неекст- і піддають варці з кислою фітазою. Суміш піддають рагованих твердих фаз, а рН екстракту доводили тепловій обробці при температурі, достатній для до 3,5, щоб індукувати ізоелектричне осадження дезактивації активності ензиму, а потім відокрем- білків. Осаджений білок відокремлювали від роз- люють розчинені речовини від нерозчиненого за- чинних речовин, що залишаються, за допомогою лишку варки. Зазначено, що розчинений і нероз- центрифугування. Розчинний білок концентрували чинений залишки розділяють, на вибір, ультрафільтрацією і діафільтрацією, застосовуючи центрифугуванням, фільтрацією чи комбінацією мембрану з граничною молекулярною масою цих процедур. Потім рН рідкого екстракту дово- 10000. Для нерозчинного залишку, ізоелектрично дять до необхідної величини і здійснюють сушіння осадженого білка і розчинного білка, що пройшов, для вироблення кінцевого продукту. ультрафільтрацію, провели аналіз на рівні сухої

У патенті (5, 4435319| показано, що білок речовини, білка, фітату і глюкозиноляту. можна екстрагувати з кормового борошна на ос- В цих умовах, неекстрагований залишок кор- нові соняшника за допомогою обробки водної су- мового борошна з каноли містив 6795 твердої фази спензії борошна кислотою при значенні рН, що і 6295 білка, присутніх у вихідному матеріалі. Ви- лежить між 4,0 і 7,0. Розділяють розчинний і не- ходячи з кількості сухої речовини, залишок кормо-

вого борошна мав вміст білка і фітату відповідно Кожен з продуктів має гарну цінність, напри- 4290 і 5,790; ізоелектрично осаджений білок мав клад, як кормові інгредієнти для різних видів тва- вміст білка і фітату відповідно 8395 і 295, а розчин- рин, таких як риба, свині, курчата і рогата худоба, ний білок мав вміст білка і фітату відповідно 8695 і чи харчові інгредієнти, призначені для споживання 1,796 Ізоелектричний і розчинний білки містили людиною. відповідно 22905 і 1195 загальної кількості білка у Ефективність екстрагування живильних речо- вихідному матеріалі харчового продукту з каноли. вин, таких як білок, є адекватною виробленню іс-

У порівнянні з цими даними, екстрагування білка в тотної кількості високоцінних продуктів, але необ- лужних умовах було істотно вищим в тому випад- хідно дотримуватися компромісу з цінністю ку, коли як вихідний матеріал використовували білі екстрагованого залишку. Цей залишок зберігає пластівці з каноли, не прожарені для видалення гарну цінність як білюове волокно для жуйних тва- розчинника У цьому випадку неекстрагований за- рин. У високоцінних продуктах вміст волокна й лишок містив тверду фазу і білок у кількості 5095 і антиживильних факторів, таких як фітинова кисло- 1595 цих речовин, виявлених у вихідному матеріа- та, дорівнює нулю чи знаходиться на прийнятно лі. Виходячи з кількості сухої речовини, залишок низьких рівнях. В ході процесу не відбувається кормового борошна мав вміст білка і фітату відпо- вироблення малоцінного побічного продукту чи відно 1195 і 6,595, ізоелектрично осаджений білок відходів. мав вміст білка і фітату відповідно 87905 і 195, а З метою зменшення витрат на сушіння в рам- розчинний білок мав вміст білка і фітату відповідно ках сумарного процесу система фракціонування- 9695 і 1,295. Ізоелектричний і розчинний білки міс- обробки виробляє зневоднені проміжні продукти з тили відповідно 4395 і 3395 загальної кількості біл- мінімальним вмістом вологи. ка у вихідному матеріалі у вигляді білих пластівців Система фракціонування-обробки не потребує з каноли. Дуже високий рівень екстрагування з надлишку вологи чи хімічних препаратів, що збі- таких пластівців свідчить про високу азотну роз- льшив би загальні витрати способу за рахунок чинність вихідного матеріалу в комбінації з лужни- втрат та поновлення чи внаслідок витрат, зв'яза- ми умовами екстрагування. них з повторним використанням вологи і хімічних

Даний винахід у своєму самому широкому ас- препаратів. пекті належить до способу водного екстрагування і У відповідності зі сказаним, даний винахід фракціонування вихідного матеріалу з олійного пропонує схему фракціонування-обробки, яку мо- насіння, такого як пластівці з вилученим розчинни- жна застосовувати у випадку масловмісного мате- ком і екстрагованою олією, що мають своїм дже- ріалу з олійного насіння, такого як насіння каноли релом насіння каноли чи рапсу. Цей матеріал з чи рапсу, для ефективного фракціонування компо- олійного насіння спочатку піддають екстрагуванню нентів олійного насіння, що не містять олії, на чітко розчинником, застосовуючи водний розчинник, а з відмінні продукти. Кожний з цих продуктів має зна- твердих фаз, що залишаються, виділяють водний чну цінність, і, таким чином, у ході процесу не ви- екстракт. Його дефітинізують за допомогою оброб- робляється яких-небудь істотних відходів чи побі- ки ензимом, збагаченим фітазою. чних продуктів усіх видів. Далі, спосіб виробляє

Одержаний у такий спосіб дефітинізований зневоднені проміжні продукти з мінімальним вміс- екстракт можна піддати тепловій обробці, щоб том вологи і не вимагає високих рівнів кількості індукувати зсідання білка, що містився в екстракті.. вологи чи хімічних препаратів. Він відрізняється

Потім цей осаджений білок можна виділити з ріди- від існуючих технологій тим, що сфокусований не ни, що залишається, шляхом поділу тверда фаза- на ефективному фракціонуванні матеріалу на ви- рідина. сокоцінні продукти, а на високоефективному екст-

Результатом є серія цінних продуктів без ви- рагуванні і виділенні білка з олійного насіння. Тим роблення побічного продукту чи відходів усіх ви- самим забезпечується повне використання компо- дів. Спосіб за винаходом забезпечує ефективне нентів насіння, що не містять олії. екстрагування одночасно з цим зберігаючи такий Винахід застосовує як вихідну сировину мате- вміст білка в неекстрагованому матеріалі, щоб цей ріали з олійного насіння, що мають своїм джере- матеріал мав гарну кормову цінність як білкове лом насіння рапсу чи каноли. Зокрема, вихідним волокно для жуйних тварин. Рідкий екстракт, оде- матеріалом є непрожарені чи злегка прожарені ржаний після відділення осадженого білка, можна пластівці з насіння рапсу чи каноли, що пройшли далі обробити шляхом мембранної фільтрації з стадію екстрагування олії. У даному винаході під подальшим виробленням високоцінних продуктів. непрожареними чи злегка прожареними пластів-

Фіг.1 ілюструє концентрацію фітату в екстракті цями мається на увазі залишок насіння, що зали- з каноли після гідролізу протягом бОохв. з фітазами шається після екстрагування олії, причому з цього

ЕРІ чи Магирпов5. матеріалу розчинник видалили, не піддаючи мате-

Відомості, що підтверджують можливість здій- ріал істотному нагріванню. У більш точному фор- снення винаходу мулюванні непрожарені чи злегка прожарені плас-

Повне використання наявного потенціалу ком- тівці визначають як пластівці, що мають коефіцієнт понентів олійного насіння, що не містять олії, тако- диспергованості азоту (пігодеп аізрегвірійу іпаех, го як насіння рапсу чи каноли, потребує проведен- МРІ) 25095. Цей коефіцієнт можна визначити офі- ня процесу фракціонування, у ході якого ці ційним методом Ва відповідно до документів Аме- компоненти розділяють на чітко відмінні продукти, риканської спілки нафтохіміків (АОС5). що мають гарну цінність в рамках обраних засто- Даний винахід є двостадійним способом екст- сувань. Система фракціонування-обробки згідно з рагування і дефітинізації. На першому етапі вихід- даним винаходом задовольняє таким критеріям. ний матеріал змішують з водним середовищем екстрагування, краще, в кількості 10-50мас./об.95, продукт із гарною цінністю як білково-волоконний ще краще, від приблизно 15 до приблизно корм для жуйних тварин, таких як рогата худоба і

Зомас./06б.96. Водне середовище екстрагування вівці, зневоднений екстрагований матеріал можна може містити сіль, таку як Масі чи КСІ, кислоту, висушити у відомий спосіб. таку як НСІ чи лимонна кислота, або основу, таку На другому етапі винаходу, екстракт цілком чи як Маон чи КОН. Солі можуть бути присутні в кіль- частково дефітинізують в контрольованих умовах кості «2мас./06.95. Кислоти та основи можна вико- температури і тривалості за допомогою інкубації з ристовувати таким чином, щоб рН середовища ензимним продуктом, збагаченим фітазою. Для екстрагування складав величину відповідно 22 і сприяння активності ензиму рН об'ємного екстрак- 12. У кращому варіанті здійснення винаходу се- ту можна модифікувати. Далі, для сприяння про- редовище екстрагування складається з води без цесу дефітинізації до екстракту можна додати хімі- додавання солі, кислоти чи основи. чні хелатуючі агенти, такі як лимонна кислота. У

Після змішування вихідного матеріалу із сере- публікації (Маепл 0..0. еї аІ./Апі. Реєей 5сі. Тесп. - довищем екстрагування суміш зневоднюють, за- 1999. - 81. - Р.177-192| було показано, що такі стосовуючи такі системи, як компресійна та/або агенти, у тому числі лимонна кислота, при дода- вакуумна фільтрація і просівання за допомогою ванні їх до водної фітазної суспензії, що містить сита, чи будь-яку іншу систему поділу, що вида- кормове борошно з каноли, будуть сприяти проце- лить екстракт, який складається з рідини, причому су дефітинізації. Гадано, це відбувається за допо- ця рідина містить розчинні матеріали разом з ма- могою механізму конкурентного хелатування, у ленькими фрагментами твердих фаз. Ці фрагмен- якому хелатуючий агент зв'язує мінеральні речо- ти в екстракті містять спочатку серцевину клітин. вини, тим самим зменшуючи їхнє зв'язування з

Екстрагований залишковий матеріал складається фітиновою кислотою і збільшуючи чутливість субс- з більш великих екстрагованих частинок, таких як трату до гідролізу ензимом. шкірка та більші за розміром фрагменти екстраго- У кращому варіанті здійснення винаходу на ваної серцевини клітин. У вихідному матеріалі бі- етапі дефітинізації не застосовують ні модифікації льшість фенольних сполук виявляють у волокон- рН, ні хімічних хелатуючих агентів. Відповідно до них структурах у шкірці насіння. винаходу, ензимна інкубація при температурі 10-

За м'яких умов екстрагування без застосуван- 707С може зайняти 1-600хв. Однак процес дефіти- ня кислоти, основи чи солі в середовищі екстрагу- нізації відносно ефективний, і в кращому варіанті вання, використаному, в цьому винаході, окислен- здійснення винаходу реакція при 507С може відбу- ня фенольних сполук не відбувається, і не тися за бохв. Під час фази ензимної обробки гід- потрібно включення високих рівнів вмісту таких ролизуеться більше 5095, краще, більше 70905, за- сполук, як Маг25О4, що інгібують окислення фено- гальної кількості фітату в об'ємному екстракті. льних сполук. Відповідно до даного винаходу, вміст білка в

Видалення маленьких фрагментів серцевини дефітинізованому екстракті складає 24095, краще клітин разом з розчинними речовинами в об'ємно- 25095, сухої речовини. Вміст фітату в дефітинізо- му екстракті приводить до ефективного, але усе ваному екстракті «1,095, краще «0,595, сухої речо- ще збалансованого екстрагування. У такому екст- вини. Щоб виробити продукт із низьким вмістом ракті виділяють більш 3095, краще, більш 5095 за- фітату і високим вмістом білка, існує альтернатива гальної кількості білка. В кращому варіанті вина- у виді сушіння екстракту відомим способом. Цей ходу ця цифра складає приблизно 6595. продукт повинний мати гарну цінність як кормовий

Відповідно до винаходу, екстрагований матеріал інгредієнт для таких тварин, як риба, свиня, дома- зберігає значну цінність як білково-волоконний шній птах, жуйна тварина та інші тварини цього корм для жуйних тварин. В екстрагованому мате- типу. ріалі вміст білка складає величину »2095, краще, В кращому варіанті здійснення винаходу, цін- »30905 кількості сухої речовини Зневоднення екст- ність екстракту збільшують за рахунок подальшого рагованого матеріалу є відносно ефективним про- фракціонування. Наприклад, частину білка в екст- цесом, так що після нього вміст вологи складає ракті можна осадити відомим способом такими величину «70905 загальної маси. В рамках даного технічними прийомами, як ізоелектричне осаджен- винаходу з метою збільшення цінності зневодне- ня. Щоб індукувати осадження, у цьому конкрет- ного екстрагованого матеріалу як кормового інгре- ному способі рН екстракту доводять до значення дієнта з білкових волокон існує альтернатива його рКа білків у розчині, що міститься в екстракті. По- подальшої обробки. Наприклад, для підвищення тім осаджені білки відокремлюють від рідини і су- перетравлюваності волокна матеріал можна було шать, формуючи продукт із низьким вмістом фі- б відомим образом піддати подальшій обробці тату і високим вмістом білка. В іншому прикладі хімічним препаратом, таким як Маон. Крім того, білки в екстракті можна сконцентрувати у відомий збільшити цей параметр можна було б шляхом спосіб такими технічними прийомами, як мем- застосування відомих способів фізичного руйну- бранне фільтрування, що розділяє молекули в вання волокон, таких як розрив волокна, що мають розчині на основі різниці їхніх молекулярних мас. у своїй основі пару чи аміак. Нарешті, у випадку Пропусканням екстракту крізь мембрану ультра- продукту, що згодовується жуйній тварині, для фільтра розчинні білки концентрують у залишку і підвищення перетравлюваності волокна матеріал частково відокремлюють від сполук з більш низь- можна було б обробити руйнуючими волокно ен- кою молекулярною масою. зимами, такими як модифікована феруловою кис- Білковий концентрат, сформований під час лотою естераза, целюлаза і геміцелюлаза. Відпо- цього етапу ультрафільтрації, можна висушити, відно до винаходу, щоб одержати кінцевий щоб виробити продукт з низьким вмістом фітату і високим вмістом білка. Далі, можна послідовно цінність для різних видів тварин, включаючи рибу, провести два чи кілька етапів концентрування біл- свиней, домашнього птаха, жуйних тварин та ін- ка, одержуючи з екстракту багатокомпонентні про- ших тварин цього типу. дукти. Наприклад, щоб осадити частину від зага- Рідка фаза, сформована під час зневодню- льної кількості білка в екстракті, можна вання дефітинізованого екстракту, що пройшов застосувати етап осадження, такого як ізоелектри- теплову обробку, в першу чергу буде містити роз- чне осадження. Одержаний матеріал можна вида- чинні вуглеводні і розчинні білки, стійкі до індуко- лити з рідини, а рідину потім пропустити крізь ваного нагріванням осадження. Цю рідину можна мембрану ультрафільтра, щоб виробити білковий висушити відомим способом, щоб виробити про- концентрат. У такій системі з екстракту виготов- дукт із білком як джерелом енергії, який представ- люють два білкових продукти. ляє цінність як кормовий інгредієнт для різних ви-

У кращому варіанті здійснення винаходу, де- дів тварин, включаючи рибу, свиней, домашнього фітинізований екстракт далі піддають тепловій птаха, жуйних тварин та інших тварин цього типу. обробці. Його витримують при температурі »80"С Щоб збільшити цінність матеріалу, в кращому протягом проміжку часу більше їхв. В кращому варіанті здійснення винаходу рідку фазу, сформо- варіанті, температуру дефітинізованого екстракту вану під час зневоднювання дефітинізованого екс- збільшують до 957С и витримують в цих умовах тракту, що пройшов теплову обробку, далі фракці- протягом 5хв. Частина загальної кількості білка в онують. Наприклад, частину загальної кількості екстракті є чутливою до білкового зсідання, інду- білка в екстракті можна осадити відомим способом кованого нагріванням. Далі, процес теплової обро- за допомогою таких технічних прийомів, як ізоеле- бки служить для пастеризації екстракту, зменшую- ктричне осадження. Потім осаджені білки можна чи тим самим бактеріальний потенціал у кінцевих виділити і висушити, щоб сформувати продукт із продуктах. На додаток до цього, теплова обробка низьким вмістом фітату і високим вмістом білка. буде денатурувати будь-яку форму активності ен- Рідина, що залишається після видалення осадже- зиму, що діє на екстракт під час фази ензимної ного білка, може містити, у першу чергу, розчинні обробки. В порядку альтернативи до екстракту вуглеводні і білки, стійкі до осадження, індуковано- додають хімічні препарати, такі як СаО, про які го нагріванням, та ізоелектричного осадження. відомо, що вони сприяють зсіданню білків, індуко- Цей матеріал може бути висушений для вироб- ваному нагріванням. Крім того, для полегшення лення продукту з гарною кормовою цінністю для процесу зазначеного зсідання до екстракту в по- таких тварин, як свині і домашній птах. рядку альтернативи додають кислоту, таку як НОСІ, В іншому кращому варіанті здійснення вина- чи основу, таку як Маон. ходу безпосередньо обробляють рідину, сформо-

В кращому варіанті здійснення, хімічні препа- вану під час зневоднювання дефітинізованого екс- рати не додають узагалі, і індуковане нагріванням тракту, що пройшов теплову обробку, пропускаючи зсідання білка відбувається без ускладнення ком- його крізь мембранні фільтруючі пристрої, щоб позиції екстракту. Потім дефітинізований екстракт, виділити і сконцентрувати розчинні білок та вугле- що пройшов теплову обробку, обробляють з вико- водні, що знаходяться в рідині. Зокрема, білковий ристанням таких методів, як просівання крізь ме- концентрат з вмістом білка »6595, краще. »7590 талеві сита в комбінації з компресійною та/або сухої речовини можна сформувати, пропускаючи вакуумною фільтрацією, та/або якими-небудь ін- рідину крізь мембрану ультрафільтра. Білковий шими методами поділу, що ефективно видаляють концентрат, сформований під час ультрафільтра- рідину з твердих фаз (зсілий білок разом з мале- ції, можна висушити відомим способом для вироб- нькими фрагментами твердих фаз). Відповідно до лення продукту з високою білковою цінністю. винаходу, 23095, краще 250905 загальної кількості Відповідно до винаходу, вміст фітату в цьому білка в дефітинізованому екстракті, що пройшов білковому концентраті складає величину «0,195 теплову обробку, знаходиться у формі твердих сухої речовини. В кращому варіанті винаходу, фаз, для яких можна легко провести зневодню- вміст фітату в білковому концентраті взагалі не- вання, як це описано вище. Зневоднювання є на- можливо виявити. Концентрат з нульовим вмістом стільки ефективним процесом, що після нього фітату і високим вмістом білка має відмінну цін- вміст вологи складає «7095 загальної маси знево- ність як кормовий інгредієнт для риби, свиней, днених твердих фаз. Низький вміст вологи в зне- курчат і рогатої худоби. Цей білковий концентрат водненому білковому продукті, сформованому з має також потенціал використання людиною як екстракту, є несподіваним фактором, корисним в харчовий інгредієнт. тому розумінні, що для вироблення кінцевого про- Разом з тим, в іншому кращому варіанті здійс- дукту буде мати місце істотна економія через нення винаходу фільтрат, сформований під час більш низькі витрати на сушіння. етапу ультрафільтрації, можна далі обробити за

Відповідно до винаходу, кількість білка скла- допомогою нанофільтрації для вироблення конце- дає 24596, краще 25595 сухої речовини в зневод- нтрату, збагаченого вуглеводнями. Такий вуглево- нених твердих фазах, виділених з дефітинізовано- дневий концентрат можна застосовувати безпосе- го екстракту, що пройшов теплову обробку. редньо як кормовий продукт для тварин, що

Відповідно до винаходу, вміст фітату складає «190, представляє собою джерело енергії у вигляді рід- краще «0,590 сухої речовини в зневоднених твер- кого концентрату.. В порядку альтернативи конце- дих фазах. Відповідно до даного винаходу, ці фази нтрат можна відомим способом висушити і засто- можна легко висушити відомим способом, одер- совувати як сухий кормовий інгредієнт. Нарешті, жавши продукт із низьким вмістом фітату і високим існує варіант застосування рідкого концентрату вмістом білка. Цей продукт має відмінну кормову безпосередньо як сировини в процесі ферментації для виробництва етанолу. лишилася після другого пропускання, змішали з

Далі, в іншому кращому варіанті здійснення матеріалом спресованого залишку. До спресова- винаходу, фільтрат, сформований під час нанофі- ного залишку додали 20л води при 50"С і перемі- льтрації, можна повторно повернути безпосеред- шували суміш у стрічковому змішувачі до одер- ньо в первинне середовище екстрагування. Існує жання рівномірної консистенції. Потім суміш альтернативний варіант, який полягає в очищенні пропустили через стрічковий фільтр-прес. Екст- води у фільтраті за допомогою зворотного осмосу. ракт, одержаний у результаті цього другого пропу-

При цьому як додатковий продукт виробляється скання через стрічковий прес, обробили, пропус- концентрат мінеральних речовин. тивши через пристрій, що видаляє м'якоть, як це

Далі винахід буде описано більш детально за було описано для першого екстракту. М'якоть, що допомогою наведених нижче прикладів.. Приклади залишається від обробки другого екстракту, домі- представлені лише для ілюстрації винаходу, і їх не шували до другого спресованого залишку. 10л слід тлумачити як будь-яке обмеження обсягу ви- води при 50"С перемішували з другим спресова- находу. ним залишком у стрічковому змішувачі до одер-

Приклад 1 жання рівномірної консистенції.

Фракціонування непрожарених пластівців з ка- Потім для вироблення екстракту і спресовано- ноли го залишку суміш обробили, пропустивши через

Із застосуванням серійного подрібнювального гвинтовий зневоднювальний прес (модель СР-б, устаткування одержали занурені в гексан пластівці Міпсепі Согрогайіоп) з діаметром гвинта 15см. Екс- з каноли з екстрагованою олією. Видаленню роз- тракт обробили, пропустивши через пристрій, що чинника чи прожарюванню цей матеріал не підда- видаляє м'якоть, як це було описано вище, і м'я- вали. Пластівці зберігали в мішках із джутової тка- коть додали до спресованого залишку, одержаного нини, встановлених на відкритому повітрі протягом після першого проходження через гвинтовий прес. мінімум 7дн. для випаровування гексану. Пластівці Бл води при 50"С перемішували із спресованим з вилученим розчинником розкришили, щоб зруй- залишком у стрічковому змішувачі до одержання нувати в них більш масивні утворення. рівномірної консистенції. Суміш пропустили через 20кг пластівців з каноли з вилученим розчин- гвинтовий прес. Екстракт пропустили через прист- ником перемішували з боОл води при 507С в стріч- рій, що видаляє м'якоть, як це було описано вище, ковому змішувачі протягом 10хв. Суміш пропусти- і м'якоть додали до спресованого залишку. Для ли через компресійний стрічковий фільтр-прес вироблення кінцевих спресованого залишку та (Ргопіег Тесппоїодіе5 Іпсогрогасед). Стрічка скла- екстракту суміш м'якоті і спресованого залишку далася з З0см стрічки З5БОСЕМ з 9 притискними (без подальшого додавання води) обробили, про- роликами і відкушувальним роликом. Пропускан- пустивши останній раз через гвинтовий прес. Для ням через стрічковий прес розділили суміш на екс- вироблення кінцевого екстракту всі екстракти з тракт і спресований залишок. Екстракт пропустили вилученою м'якоттю, одержані на різних етапах у через серійний пристрій малої продуктивності, що процесі екстрагування-зневоднювання, зібрали видаляє м'якоть, установлений разом із спеціаль- разом і перемішали. Провели аналіз на вміст нео- но виготовленим металевим ситом, отвори якого бробленого білка і сухої речовини для вихідного складали 0,15мм. Зазначений пристрій видалив з матеріалу, кінцевого екстракту і кінцевого спресо- екстракту крупніші частинки. Для поліпшення від- ваного залишку. Відносний вміст білка і сухої ре- ділення крупніших частинок повторили пропускан- човини показаний в Табл.1. ня м'якоті через цей же пристрій. М'якоть, що за-

Таблиця 1

Вміст білка і сухої речовини . Необроблений бі- Суха речовина,| Загальна кількість необ- | Загальна кількість з о о робленого білка-), о |сухої речовини?-), о о Пластівцізканоли | 396 | 909 2

Примітки: 1) Вміст необробленого білка виражений як 95 кількості сухої речовини. 2) Вміст білка і сухої речовини в екстракті і спресованому залишку виражений як процентне відношення білка і сухої речовини у вихідному матеріалі у вигляді пластівців з каноли.

Приклад 2 4000, 6000, 8000 і 10000 од. фітази. Одну одиницю

Дефітинізация екстракту з канолових плас- активності фітази визначають, як кількість джере- тівців ла ензиму, що вивільняє їмкмоль неорганічного

Ффітазу Маїшрпо5? 5000, ВАБЕ, чи ЕРІ фітазу фосфору за хвилину з надлишкового розчину фі- (некомерційний ензим, що поставляється фірмою тату натрію при 37"С і рнН5,5.

ЕіппРеедз Іпіегпайопа!) розбавили у воді таким 20г непрожарених пластівців з каноли з вилу- чином, щоб аліквота 250мкл була еквівалентна ченим розчинником змішали в конічній центрифу- додаванню, відповідно, 0, 250, 500, 1000, 2000, жній пробірці зі ї00мл 0,7595 Масі, нагрітого до

50"С. Суспензію центрифугували при 3000х4 (д- прикладі 2), забезпечивши 1500 одиниць фітази на прискорення вільного падіння) протягом 10хв. 1Ткг вихідного матеріалу з первісних пластівців.

Відстояний шар видалили, розділили на 2мл Суміш енергійно перемішували в безперервному аліквоти в скляних пробірках і помістили на водну- режимі, використовуючи механічну мішалку, при- баню при 50"С. Після закінчення бОхв. реакцію чому зазначену температуру підтримували протя- перервали, додавши їмл замороженої 1М НСІ і гом бОхв., щоб впливати на дефітинізацию екстра- агресивно перемішавши. Зразки витримали на кту. По закінченні періоду дефітинізації льоді, щоб гарантувати припинення реакції. Про- температуру суміші збільшили до 957С и підтри- вели аналіз зразків на розчинний фосфор, а зра- мували цю температуру протягом 5хв. По закін- зок, що відповідає бохв., проаналізували на фітат. ченні періоду теплової обробки подачу пари до

Рівень фітату в сольовому екстракті після об- парового казана відключили і пропустили через робки фітазою ЕРІ і Магирпо5 протягом бОхв. пока- трубопроводи холодну воду. Поверх рідини сфор- заний на фіг.1. Для повної дефітинізації екстракту мувався збагачений білком продукт зсідання, який з каноли при рН 5,8 знадобилося лише по 250 затверднув за 20-хвилинний період охолодження. одиниць будь-якої фітази. Більш раннє досліджен- Усі речовини, що містяться в паровому казані, ня показало, що для повної дефітинізації суспензії пропустили крізь нітексне сито з отворами 220мкм, борошна з каноли потрібна фітаза в кількості затримавши на ньому тверді фази. Сито разом з 5000бод./кг. Попередня робота показала також, що його вмістом склали і помістили у форму для сиру. ефективність дефітинізації поліпшувалася за ра- Збагачений білками продукт зсідання протягом хунок зниження рН суспензії з 5,8 до 5,0, однак у 10хв. піддавали тиску при З5кПа за допомогою цьому дослідженні реакція протікала дуже швидко гідравлічного преса для сиру. Збільшили тиск до навіть при рН 5,8. 7ОокПа і витримували його протягом 1Охв. Знов

Приклад З збільшили тиск до 140кПа і витримували його про-

Індуковане нагріванням зсідання білка дефіти- тягом наступних 10хв. Ще раз збільшили тиск до нізованого екстракту з канолових пластівців 210кПа і витримували його протягом наступних

Непрожарені пластівці з каноли з вилученим 10хв. Востаннє збільшили тиск до 280кПа і витри- розчинником обробили за допомогою екстрагуван- мували його протягом 20хв. Провели аналіз на ня-зневоднювання, як це було описано в поперед- білок і суху речовину для вихідних пластівців, кін- ніх прикладах. Однак у цьому випадку для вида- цевого спресованого залишку, екстракту, зневод- лення великих агрегатів з вихідного матеріалу неного збагаченого білком продукту зсідання і рід- пластівці з вилученим розчинником просіяли крізь кої фракції, одержаної з процесу зневоднювання сито 10 меш за номенклатурою США (2мм). дефітинізованого екстракту, що пройшов теплову

Кінцевий екстракт помістили у 100л паровий обробку. Вміст білка і сухої речовини в різних фра- казан і збільшили температуру екстракту до 5076. кціях, а також витрати мас білка і сухої речовини

Додали до суміші фітазу (ЕРІ фітазу, як описано в показані в Табл.2.

Таблиця 2

Вміст білка і сухої речовини під час процедури екстрагування-зневоднення з наступною тепловою обробкою і зневодненням екстракту з конолових пластівців білок!), 95 о робленого білка?), 95 |сухої речовини?), 95

Пластівцізканоли.ї | 407 | 914 06Щ | г г Ф дання

Рідина з процесу зневод нювання продукту зсідан- 35,7 7,0 16,4 18,6 ня

Примітки: 1) Вміст необробленого білка виражений як 95 кількості сухої речовини. 2) Вміст білка і сухої речовини виражений як процентне відношення білка і сухої речовини у вихідному матеріалі у вигляді пластівців з каноли.

Приклад 4 мованого тепловою обробкою екстракту з каноло-

Ультрафільтрація рідкого екстракту, одержа- вих пластівців. Для одержання рідкого екстракту ного під час зневоднювання білкового продукту використовували ті ж процедури, що й у прикладах зсідання, який сформований тепловою обробкою 1 та 3. екстракту з каноли 7,5л рідини під час процесу фільтрації витри-

Рідкий екстракт одержали компресійним зне- мали при постійній температурі 45"С. Пропустили воднюванням білкового продукту зсідання, сфор- рідину крізь мембрану ультрафільтра 1812 з номі-

нальною граничною молекулярною масою 10000. шок відфільтровували до обсягу 1,5л. Провели

Зібрали фільтрат, а залишок сконцентрували до аналіз кінцевого залишку на вміст білка і сухої ре- 1,5л. Після завершення ультрафільтрації провели човини. Для залишку була одержана кінцева кон- повністю 6 циклів діафільтрації. Для кожного циклу центрація білка 91,395 (виражена як процентне до залишку додавали 1,5л води при 45"С, а зали- відношення сухої речовини). 2 о р і бод во і о --- Маїшрно5 ме 1.50 9 в. --- ЕРІ фітаза г 5 5 1.00 о іч вк

З

-

Фо ж 00 0 й. -е «Я ш в ! - ш тет й

Фо 000 ож

ЕЇ 10 1001000 10000 - хЕ 70.50 рек

Активність ензиму (Од./кг сухої речовини)

Фіг. 1

Комп'ютерна верстка В.ьСердюк Підписне Тираж 26 прим.

Міністерство освіти і науки України

Державний департамент інтелектуальної власності, вул. Урицького, 45, м. Київ, МСП, 03680, Україна

ДП "Український інститут промислової власності", вул. Глазунова, 1, м. Київ - 42, 01601