Совершенствование технологии убоя и первичной переработки скота (птицы) или побочных продуктов убоя

Продолжение таблицы 2

 

Наименование элемента	Содержание, %
Хром	0,0016
Свинец	0,0014
Марганец	0,0055
Молибден	0,0033

 

Аминокислотный состав кератина содержит все незаменимые аминокислоты, причём в незначительных количествах. Аминокислотный состав кератина различных видов сырья представлен в таблице 3.

 

Таблица 3- Аминокислотный состав кератина различных видов сырья,%

 

Составные элементы	Человеческий волос	Волос лошади	Овечья шерсть	КРС рога
Аланин	6,88	1,5	4,4	1,2
Валин	-	0,9	2,8	5,7
Лейцен	12,12	7,1	11,5	18,3
Аспарагиновая кислота	-	0,3	2,3	3,0
Глютаминовая кислота	8	3,7	12,9	3,0
Пролин	-	3,4	4,4	3,6
Фенилаланин	0,62	-	-	3,0
Тирозин	3,3	3,2	2,9	4,6
Серин	-	0,6	0,9	0,7
Цитрин	11,5	-	7,3	-

 

Известно, что  остатки  аминокислот в белках соединяются друг с другом по средствам пептидной связи, образуя так называемые полипептидные цепочки, агрегацируя, формируют макромолекулы белка.

Аминокислотный состав кератина состоит из 19 аминокислот. Среди них нет оксипролина и оксилизина, которые являются основными аминокислотами коллагена, а вместо них присутствуют серосодержащие аминокислоты цистин и цистеин .

 Аминокислотный состав  изменяется в зависимости от  типа кератина. Особенностями аминокислотного  состава кератина являются:

1)  значительное содержание  серосодержащих аминокислот цистина и цистеина (для твердых кератинов):

 

 

 

 

 

NH2   NH2NH2

|                                             |                                  |

HC – CH2 – S – S – CH2 – CH                             HC – CH2 - SH

|                                             |                                  |

COOHCOOHCOOH

Цистин                                                                  Цистеин

 

2) большое  содержание  моноаминодикарбоновых  и диаминомонокарбоновых кислот;

3) значительное количество  оксикислот (серина и треонина);

4) отсутствие оксипролина;

5) очень малое количество  оксилизина  (некоторые исследователи его в кератине не обнаружили).

В структуре кератина присутствуют три вида связей:                                                               1. Водородные связи – представляют собой взаимодействие между NH2 и  СООН группами. Энергия водородных связей мала (6-8 ккал/моль) и разрушается под действием гидротермических нагрузок и щелочей. Эти связь являеются обратимыми, их количество в структуре очень велико и они выполняют стабилизирующую функцию.

2. Электровалентные (ионные) связи. Энергия этих связей в десять раз больше (80-100 ккал/моль) и они разрушаются при температуре более  60-70 °С и действии кислот. Эта связь также является обратимой.

3. Ковалентные связи -   -- CO – NH –

К ним относят: пептидную, амидную и дисульфидную связи.

На строение и свойства кератина, а также на изменения его при различных обработках влияет взаимодействие между главными цепями. Главными молекулярными цепями кератина являются цепи, образованные аминокислотными остатками, соединенные пептидными связями. Взаимодействие между цепями может осуществляться с помощью водородных связей непосредственно между =СО и =N—Н группами пептидных связей соседних цепей, а также между боковыми цепями, активные группы которых могут образовывать водородные, электровалентные и ковалентные связи.

Химическая  активность   кератина   связана   в значительной мере с содержанием цистина, который легко восстанавливается, окисляется и гидролизуется, образуя разнообразные продукты реакции. Дисульфидные связи существенно влияют на физико-механические   свойства   волокон.   Кроме   того,   цистин   может также участвовать в образовании связей в одной и той же пептидной цепи. Такой цистиновый остаток называют инсулиноподобным. Дисульфидная группа в этом случае не образует поперечную связь, а является дополнительной связью в одной полипептидной цепи, размещаясь параллельно ее оси.

На основании рентгеноструктурного анализа рядом зарубежных и отечественных ученых был сделан вывод, что кератин может существовать в трех формах: a-, b- и сверхсокращенной, которые прежде всего различаются длиной цепи.

Таким образом, для использования кератинсодержащего сырья в кормовых целях в молекуле белка необходимо разрушить дисульфидные связи, что приводит к повышению реакционной способности кератина. В результате образуются полипептиды, растворимые в воде, которые в организме животного легко подвергаются действию пищеварительных ферментов. Одним из способов является гидролиз сырья, под которым понимают разложение веществ, проходящее с обязательным участием воды. Продукты гидролитического расщепления белков являются гидролизатами. При гидролизе белка происходит разрыв длинных полипептидных цепочек вплоть до отдельных аминокислот. Белковые гидролизаты из кератинсодержащего сырья нашли широкое применение, как в нашей стране, так и за рубежом. Используют гидролизаты в разных целях: в кормопроизводстве, в косметике, в медицине, в пищевой промышленности, для производства клея, пластмасс и искусственного волокна, для получения пептона, эмульсий, противопожарных смесей, в литейном производстве и др.

Являясь источниками кормового белка, гидролизаты из кератинового сырья обладают высокой переваримостью (75-90 %). Большой опыт использования кератина на кормовые цели накоплен в США, ГДР, Чехии и других странах. Кормовые добавки из рого-копытного сырья, по данным В.И. Ивашова, в США запатентован способ получения кормовой композиции на основе гидролизата кератинсодержащего сырья (рого-копытного). Кератиновая мука (из рого-копытного и другого сырья), имеет химический состав полученного гидролизата: белок 72,77-74,34 %; влага 1,2-1,94 %; зола 24,46-25,29 %; натрий хлористый 18,29-20,33 %; азот общий 11,02-11,60 %; азот аминный 0,77-0,80%. Растворимость гидролизата -92,6-96,7 %. Выработанная по этой технологии кератиновая мука соответствует по качественным показателям и биологической ценности мясокостной муке II сорта .

Известно производство мясокостной муки с использованием рого-копытного сырья: высушенную массу гидролизата добавляют в количестве 7 % к мясокостной шкваре при дроблении. Кормовой гидролизат, полученный ферментативным методом, по данным В.И. Ивашова, можно использовать для замены 15 % (по протеину) мясокостной муки. В гидролизате присутствует полный набор незаменимых аминокислот. Химический состав гидролизата характеризуется следующими данными: влага-5 %; протеин-75 %; зола-3 %; карбамид-0,44 %; аминный азот-1,71 %. Выход готового продукта составляет 70-75 %.  Аминокислоты присутствуют в количестве 90-97 г на 100 г протеина, в том числе незаменимые - до 39 г. Концентрат хорошо усваивается организмом, особенно свиней, обладает высокой биологической ценностью и рекомендован для замены дорогостоящих протеинов в рационах животных.

 

 

3 Влияние используемых  технологических приемов, режимов  на качество конечной продукции  при переработке скота  или побочных продуктов убоя

 

Существует ряд методов переработки кератинсодержащего сырья, позволяющих получать белковые гидролизаты с высокой биологической ценностью.     Учеными разных стран мира разработано и запатентовано большое количество способов переработки кератинсодержащего сырья в пищевые и кормовые продукты.

 Водный гидролиз применяют для получения рога-копытной муки для нужд металлургической  и машиностроительной промышлености… для этого рога и копыта промывают в течение 5-8 минут проточной подогретой до 40-60 0С водой в центрифуге или барабане. Затем отходы загружают в горизонтальный вакуумный котел (из расчёта 800-1000кг в котле объёмом 4,6 м3 ) и заливают водой до их полного покрытия. Стерилизацию и гидролиз  рога-копытного сырья ведут при температуре 130-1400С в течение 4-5 часов. Сушку гидролизной массы ведут по общепринятой технологии.

Кислотный гидролиз применяют для получения аминокислот. Гидролиз проводят в элементарных реакторах. Предварительно  отходы промывают водой, загружают в реактор и заливают 28%-ной технической соляной  кислотой и водой в соотношении: на одну весовую часть сырья расходуют одну объемную часть кислоты и такое же количество воды. Рого-копытное сырьё гидролизируют при температуре 115-1200С в течении 4-6 часов при непрерывном перемешивании. Гидролиз подвергают упариванию и выделяют  аминокислоты, которые  представляют собой белые кристаллики, используемые в рационах сельскохозяйственных животных, в фармацевтической и пищеварительной промышлености.

Щелочной гидролиз осуществляет с помощью гидроксида натрия, калия, кальция с целью использования конечного продукта для изготовления кератинового клея, связывающих материалы литейных форм, органо-минерального удобрения, пеногасителя и др. щелочной гидролиз проводят двумя способами.   

И так, для переработки кератинсодержащего сырья применяют его измельчение в порошок, взаимодействие с химическими веществами, ферментами и тепловой обработкой. Повышение способности кератинов вступать в реакцию связано с необходимостью разрушения их дисульфатных связей. Это достигается различными способами: нагревом на воде, путём окисления, восстановления и гидролиза. Для растворения кератинов применяют в основном такие окислители, как бром, перекись водорода в щелочной среде. Для гидролитического разложения кератинов применяют термическую обработку в водной среде, растворы минеральных кислот или щелочной, а так же ферментов.

В настоящее время для получения аминокислот и пищевых  продуктов применяют кислотный гидролиз, а для выработки кормового  белка- кислотный и щелочной.

 Рассмотрим способы переработки кератиносодержащего сырья.

Основные технологические способы, применяемые в настоящее время,  представлены в таблице 4.

 

Таблица 4 – Основные технологические способы кислотного и щелочного гидролиза кератинсодержащего сырья

 

Страна ( разработчик)	Вид получаемой продукции	Способ гидролиз	Применяемая аппаратура
Россия	Корма, пищевые добавки	1) Щелочной с предварительным  набуханием в течении суток  2) кислотный	Железобетонные чаны, автоклав
Украина	Аминокислоты, корма и заменитель цельного молока	Кислотный, щелочной	Автоклав
Польша	Корма	Щелочной	Автоклав
Германия	Фармацевтические препараты	Кислотный	Открытый котёл
Болгария	Пищевые добавки	Кислотный	Открытый котёл

 

 В Болгарии было установлено, что при скармливании житным гидролиза рогов и копыт вместе с кукурузой и ячменной дертью, содержание гидролиза азота устанавливается в организме животного аналогично азоту подсолнечника.

Для получение пищевых продуктов применяет гидролиз кислотный и проводят при температуре 1020С в течение 10часов. Используют как приправу, улучшающую вкусовые качества и повышение питательности пищи.

В Польше для получения белковой кормовой добавки из кератина применяют гидролиз кератиносодержащего сырья с применением гидроокиси кальция в течении 3 ч при давлении 0,2МПа.

В США  получают белки из шерсти, перьев, рогов, копыт и другого сырья путём их гидролиза при температуре 10-700 в жидкой среде, содержащей 0,1-5% протеазы, алифатический спирт, восстановитель дисульфатной связей. Полученный в результате такой обработке белковый продукт используют в качестве корма для домашних животных.