Бифидогенные свойства электроактивированной изомеризованной подсырной сыворотки Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

I

I ?1«H

ИЗВЕСТИЯ ВУЗОВ. ПИЩЕВАЯ ТЕХНОЛОГИЯ, № 5-6, 2003

53

■і':-

673.34.002.612

щ

■-Т

■Л’.'

М

ІДРС1ІЙ Killі т

Il=i

ll JIJ»

ґ I Ч."! {£?•!

i;j;i h

K.UrM

U

ІЗ.Ї-Л • H'Lv'.i-

pilTKIJ

ії>:Т;-

(ГІХ7-

DJJlc-

:тс пч

БИФИДОГЕННЫЕ СВОЙСТВА ЭЛЕКТР О АКТИВИР О ВАННО Й ИЗОМЕРИЗОВАННОЙ ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ

Г—>—мі**

ЗГІІхГІ-

ні- п •-

Ьі_ч: 11.* < Л

>|Г-| І*.— СТОСІ*

И.А. ЕВДОКИМОВ, С,А. РЯБЦЕВА, Д.В. ХАРИТОНОВ,

С.В. ВАСИЛИСИН, П.Б. НОВАКОВ, а.п. повбрин

Северо-Кавказский государственный технический университет Всероссийский научно-исследовательский институт молочной пром ытленности

Создание безотходных технологий молочной промышленности решает сразу две проблемы: комплексного использования и утилизации сырья, включая вторичные ресурсы и отходы производства, и предотвращения загрязнения окружающей среды. Единственным путем, который обеспечивает такое решение является организация промышленной переработки молочного белково-углеводного сырья.

Большой интерес в связи с этим представляют нетрадиционные методы обработки вторичных продуктов молочной промышленности, к ним относятся электрофизические и электротехнические методы [1], среди которых одним из наиболее перспективных является электроактивационная обработка.

Актуальная задача современной пищевой и биоиндустрии - разработка лечебно-профилактических препаратов, пищевых добавок и продуктов, содержащих живые культуры бифидобактерий и бифидус-факторы. Самым известным и действенным бифидус-фактором является лактулоза.

В настоящее время лактулозу получают путем изомеризации лактозы в концентрированных растворах [2]. Данная реакция протекает в присутствии различных реагентов, дающих при растворении щелочную реакцию среды [3]. Для удаления этих реагентов используют дорогостоящие методы очистки, например селективный ионообмен. Готовый препарат выпускается в виде сиропа с высоким содержанием лактулозы. Особенности технологии производства сиропа лактулозы существенно сказываются на его стоимости. В качестве альтернативы данному препарату можно предложить продукты на основе изомеризованной молочной сыворотки. Кроме того, последняя привлекает внимание исследователей как сырье для производства питательных сред д.чя различных микроорганизмов, в частности бифидобактерий.

Нами изучена возможность применения электроактивации для безреагентного смещения pH молочной сыворотки в щелочную сторону с целью осуществления изомеризации лактозы в лактулозу, а также исследован рост бифидобактерий на обработанной таким образом сыворотке.

Для изучения бифидогенных свойств изомеризованной подсырной сыворотки был спланирован комплекс экспериментальных исследований, разбиты-, с целью получения достоверных результатов на несколь-

ко этапов. Цель первого этапа - определение оптимального времени электроактивирования подсырной сыворотки. На втором - устанавливали оптимальные для изомеризации время и температуру термостатирова-ния сыворотки. В ходе третьего этана исследовали би-фидогенные свойства изомеризованной сыворотки.

Известно, что оптимальная активная кислотность для процесса изомеризации лактозы в лактулозу pH 11,7—12,2 [4]. Эти данные явились отправной точкой при определении продолжительности электрохимической активации сыворотки. Для этого частично депро-теинезированную путем термокоагуляции и фильтрации подсырную сыворотку, имеющую среднюю титруемую кислотность 19,5°Т, активную кислотность pH 5,9, буферную емкость по щелочи 0,7, подвергли злек-троактивационной обработке. Сыворотку помещали в катодную камеру электроактиватора, а через анодную камеру циркулировала водопроводная вода. Сила тока в ходе процесса изменялась в пределах 5,5-6,5 А, напряжение 30 В.

Электроакгивацию проводили на экспериментальной установке, схема которой изображена на рис. 1(7-преобразователь тока, 2 - анод, 3 - катод, 4 - анолит, 5 -католит, б - мембрана (МА-40); V - вольтметр, А - амперметр, IV- ваттметр).

Ч

Рис. 1

По результатам изменения активной кислотности в процессе элекгроакгивации (рис. 2) было выбрано оптимальное время процесса (40 ± 2) мин. Все последующие эксперименты проводились на основе сыворотки, подвергшейся электроактивационной обработке в течение этого времени.

pH \

0 10 20 30 40 Г, мин

Рис. 2

На степень изомеризации лактозы в лактулозу кроме активной кислотности оказывают влияние температура и время термостатирования. Для установления их оптимального сочетания нами был спланирован полный двухфакторный эксперимент. Электроактивиро-ванную подсырную сыворотку с содержанием сухих веществ 6,7%, в том числе лактозы (4,5 ± 0,5)%, подвергали тепловой обработке в термостате согласно матрице планирования эксперимента. После термостатирования в образцах определяли содержание лактуло-зы по удельному углу вращения плоскости поляризации.

В результате реализации полного двухфакгорного эксперимента получили уравнение регрессии, адекватно описывающее влияние времени и температуры термостатирования на удельный угол вращения плоскости поляризации. Анализ уравнения позволил определить условия, при которых наблюдается минимальное значение удельного угла вращения плоскости поляризации, составившее [ос]д20 = 0,38, что соответствует степени изомеризации лактозы в лактулозу 54%. Это наблюдается при температуре 55°С и времени выдержки 15 мин.

Для изучения роста бифидобактерий на изомеризо-ванной сыворотке использовали лиофильно высушенную культуру В. Ы/'и1 ит № 1 производства ФГУП «Алерген». Бактерии культивировали в опытных питательных средах: 1 - на основе подсырной сыворотки, подвергшейся электроактивации и изомеризации в условиях, оптимальных для накопления лактулозы, определенных в результате предыдущих экспериментов; 2 -сыворотка с добавлением сиропа лактулозы Лаклусан. Сироп добавляли в количестве необходимом для достижения одинаковых концентраций лактулозы в средах 1 и 2. В качестве контрольной среды использовали под-

сырную сыворотку. Во всех слу чаях устанавливали оптимальную для бифидобактерий активную кислотность pH 7 путем внесения раствораКаОН. Среды стерилизовали 30 мин при 120°С. Культуры бифидобактерий активировали в течение 24 ч. Полученный посевной материал вносили в питательные среды в количестве 1% от объема среды. Культивирование проводили при температуре 37°С в течение 24 ч. В экспериментальных культурах в начале и по завершении процесса культивирования турбидиметрическим хметодом определяли накопление клеток бифидобактерий.

Анализ полученных результатов (табл. 1) показывает, что на обработанной сыворотке (среда 1) наблюдается интенсивный рост бифидобактерий, в отличие от других сред.

Таблица 1

Питательная Количество клеток бифидобактерий, млн/мл

среда в начале культивирования в конце культивирования

1 3 242,3

2 0,7 .2,8

Контроль 0,73 3,4

Кроме этого, для контрольной и опытной среды 1 бифидогенные свойства изомеризованной сыворотки исследовали с применением метода последовательных разведений. Для количественного учета бифидобактерий использовали среду ГМК-1. Штаммы бактерий и условия их культивирования остались без изменения. Количественный учет проводили в конце культивирования.

При проведении эксперимента для ряда, засеянного опытной средой 1, наблюдали сплошной рост в 5-10-м разведениях (первые 4 пробирки были с водой). В 11-м разведении выявили сотни колоний, в 12-м в результате подсчета - 13 колоний. Для ряда, засеянного контрольной средой, сплошной рост наблюдали в 5-7-м разведениях, в 9-м - сотни колоний, в 10-м - 9 колоний бифидобактерий (табл. 2).

Таблица 2

Питательная среда

контрольная | опытная 1

Сплошной рост Сплошной рост

Сотни колоний

9 » »

10 Десятки колоний ■■ ю

11 Рост отсутствует Сотни колоний

12 » » Десетки колоний

Все колонии были кометообразной формы, что характерно для колоний бифидобактерий на данной среде. При микроскопировании препаратов во всех образцах наблюдали палочки, имеющие характерную для бифидобактерий морфологию. В частности, большинство клеток имели булавовидную, лопатовидную, 7-образную, К-образную форму; а также разветвлен-

ІКС і-ГС1ГТ-Li vlt-

ІЖ*‘

rr.CC.V

ЛИЧс-

UHftL'Jll

шагъ-

ИЕЭСП

С

Г-дШИ-i'-iJUJi-ЧГС ОТ

■LI

VLJH.-л

К.л-Т 1 :FW-k:i ШЫЫЛ. (64F.TC-tf'Hn и

WCh.H.4.

HJ.ijJO-

jOfC ГО MU**i L!

ГПЬТ.І-

•o :::h-

p4it

pQJLLH

л'ІШьі'1' ■

ZWI

ІГ!!!

гояііг m vh-

НЦШ-ro лг;п

2' Wli-r.J.JtJI

вании, происходит гвдролиз белков с образованием более низкомолекулярных фракций.

выводы

1. Электроактивированная изомеризованная под-сырная сыворотка оказывает стимулирующее действие на рост бифидобактерий.

2. Перспективно применение электроактивацион-ной обработки подсырной сыворотки для проведения изомеризации лактозы в лакгулозу.

3. Обогащен нм лактулозой электроактивированная иодсырная сыворотка может быть использована в качестве основы питательной среды для производства би-фиду мбактерина.

4.-Полученный продукт может найти применение в производстве пищевых изделий лечебно-профилакти-ческого назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Научно-технические основы электрофизических методов обработки молочного белково-углеводного сырья: Учеб. пособие/ А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева и др. - Ставрополь: Северо-Кавказский гос. техн. у-т, 1999. - 61 с.

2. Рябцева С.А. Физико-химические основы технологии лакту-лозы. - Ставрополь: Северо-Кавказский гос. техн. ун-т, 2001. - 138 с.

3. Рябцева С.А, Классификация катализаторов реакции изомеризации лактозы в лактулозу и их влияние на энергию активации // Сыроделие. - 2000. - № 4. - С. 31-32.

4. Суржикова О.Б. Разработка безреагентной технологии лак-тулозы на основе элекгроактивации лактозосодержашего сырья: Дис. ... канд. техн. наук. - Ставрополь, 1999. - 147 с.

Кафедра прикладной биотехнологии

Поступила 06.03.03 г.

666.924.002.612:664.1.037

ФИЗИКО-ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА И ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ОЦЕНКА КА ЧЕСТВА ИЗВЕСТКОВОГО МОЛОКА В САХАРНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ ,

И.С. НАУМЧЕНКО, В .А. ЛОСЕВА, А.А. ЕФРЕМОВ,

М.С. ВА1ЦЕКИН

Воронежская государственная технологическая академия

Известковое молоко ~ основной реагент очистки соков сахарного производства - представляет собой водную суспензию кристаллов гидроксида кальция в его насыщенном растворе [1]. Известно, что многие физико-химические свойства известкового молока, например, степень дисперсности, содержание растворенной извести, вязкость, оказывают значительное влияние на процессы очистки и качество очищенных соков [2-5].

Цель работы - анализ наиболее важных для сахарного производства физико-химических свойств известкового молока: растворимости гидроксида кальция, ак-

тивнисти и степени дисперсности; описаны также методы их определения.

Будучи двухкислотным основанием, гидроксид кальция диссоциирует в растворе в две ступени:

Са(ОН)2^СаОН+ + ОН“,

СаОН+^Са2+ + ОН”.

Считается, что Са(ОН)2 полностью диссоциирует по первой ступени (т. е. в растворе нет молекул Са(ОН)2) и частично - по второй. Чем полнее гидроксид кальция продиссоииировал по второй ступени, тем больше его растворимость.

Известно, что ион Са2+ является не только основным осаждающим реагентом на предварительной дефекации, но и потенциалобразующим ионом частиц

Рис. 3

ные формы. Форма колоний бифидобактерий, наблюдаемая на среде ГМК-1, приведена на рис. 3 (О - опытная среда 1; К-контрольная среда; 9,10,11,12 -номер разведения).

Стимулирующее действие электроактивированной изомеризованной сыворотки на бифидобактерии in vitro, вероятно, связанно с образованием низкомолекулярных фракций белков на различных стадиях эксперимента. Для подтверждения этого предположения был исследован состав белков сыворотки на различных этапах обработки методом электрофореза. Электрофорез проводили в течение 15 мин на агарозном геле при напряжении 100 В с помощью автоматизированной компьютерной системы для фракционирования белков крови Beckman appraise.

Как показывают результаты исследования, в процессе электроакгивании, особенно при термостатиро-