CC BY
15
УДК 637.611: 137.352
Гармонизирующие напитки на основе молочного сырья
А. В. Крупин, канд. техн. наук ОАО ХК «СДС-Алко» С. А. Сухих, асп.
Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
В древние времена алкоголь считался полезным напитком, благоприятно воздействующим на живой организм, способствующим пищеварению, обладающим антидепрессантным и антисептическим действием. Позднее начало складываться представление о пагубном влиянии алкоголя на организм человека [4]. Было установлено, что сначала алкоголь оказывает приятное и расслабляющее (эйфорическое) действие, которое плавно переходит в токсическое воздействие, и, наконец, может развиться наркотическая зависимость.
Этиловый спирт представляет собой молекулу, состоящую из двух атомов углерода и имеющую в своем составе гидроксильную группу, которая определяет его способность быстро всасываться через слизистую оболочку желудка и распределяться по всему организму. Алкоголь в основном окисляется с помощью цитозольного фермента алкогольдегидрогеназы (АДГ) и мито-хондриальной альдегиддегидрогеназы (АЛДГ) согласно схеме, представленной на рис. 1 [1].
Фермент АДГ обеспечивает окисление этанола до ацетальдегида главным образом в печени. Ацетальдегид представляет собой химически высокоактивное и чрезвычайно токсическое вещество, которое по своему токсическому действию в 10 раз превышает алкоголь, в 200 раз сильнее
Ключевые слова:
гармонизирующие напитки, алкоголь, этиловый спирт, молочное сырье, технология
этанола угнетает дыхание [5]. Именно это вещество вызывает абстинентный синдром. Повышенное токсическое действие этилового спирта и продукта его катаболизма — ацетальдегида на организм человека обусловлено тем, что каталитическая активность АДГ и АЛДГ снижена. Один из путей снижения токсического действия алкоголя и ацетальдегида — потребление гармонизирующего напитка, способного повышать катаболизм этилового спирта в организме человека и выводить продукты полураспада.
Цель исследований — разработка технологии гармонизирующего напитка на основе молочного сырья с добавлением этанол-метаболизиру-ющего препарата (ЭМП), полученного из дрожжей Saccharomyces cerevisiae.
Согласно литературным данным, дрожжи S. cerevisiae наиболее доступны и состоят на 100 % из дрожжевых клеток, богатых белками и ферментами. Также у дрожжей S. cerevisiae на-
блюдается наибольшая каталитическая активность АДГ, которая более чем в 5 раз превосходит удельную активность АДГ дрожжей Candida utilis и в 6 раз дрожжей Torulopsis candida [3].
Технология получения ЭМП состоит из нескольких стадий. На первой стадии дрожжи подвергались культивированию в односекционном биореакторе на мелассной питательной среде, обогащенной молочной сывороткой. Минеральные вещества являются стимуляторами физиолого-биологических процессов и активаторами мембранных перестроек в живой клетке, создают благоприятные условия в среде культивирования для выращивания дрожжевых организмов. Культивирование дрожжей с использованием молочной сыворотки позволило увеличить выход биомассы дрожжей на 60-75 % (табл. 1). После фильтрования, высушивания и дезинтеграции дрожжи подвергались экстракции и осаждению белковых молекул органическими растворителями при температуре ниже 0 °С с целью предотвращения денатурирующих условий [2].
Для концентрирования раствора использовали методы ультрафильтрации. Для проведения эффективного процесса концентрирования необходимо снизить давление [2]. При определенных условиях проведения ультрафильтрации (рН реакционной среды 8,0-9,5, марка мембраны — УПМ-67, давление 0,1 -0,3 МПа) увеличилась производительность процесса [34,5 дм3/(м2-ч)], повысилась удельная активность ферментов АДГ и АЛДГ, степень концентрирования достигла 5,5.
В связи с тем что к ферментным препаратам, используемым в пищевой
Таблица 1
Характеристика
Контроль
Концентрация молочной сыворотки, % 25 50 75
Удельная скорость роста, ч-1 0,01
Выход биомассы, г/г 0,60±0,02
Накопление биомассы дрожжей, г/л 19,8±1 Состав биомассы дрожжей:
массовая доля белка 41,5±2
сырой протеин 37,5±1,8
массовая доля жира 11,6±0,6
0,13±0,06 0,75±0,03 35,8±2
65,3±3 57,5±3 4,5±0,2
0,29±0,01 1,10±0,05 50,4±2,5
95,3±4 89,4±4 2,8±0,1
0,31±0,01 1,20±0,05 51,6±2,5
88,6±4 84,7±4 3,5±0,2
Таблица 2
Показатель Норма Фактически
Бактерии группы кишечной палочки (колиформы) в 0,1 г Патогенные микроорганизмы, в том числе L. monocytogenes и бактерии рода сальмонелла в 25,0 г St. aureus в 1,0 г Мезофильные аэробные, КОЕ/г, не более Факультативно анаэробные микроорганизмы, КОЕ/г, не более Не допускается То же » 5404 1104 Не обнаружено То же » 3402 0,7402
5•2009
22
промышленности, предъявляют повышенные требования по микробиологической чистоте для очистки концентрата от контаминирующей микрофлоры, применяли метод микрофильтрации (диаметр пор мембран — 0,22 мкм). Стерилизующая фильтрация позволила получить этанол-мобилизирующую систему (ЭМС), по микробиологическим показателям соответствующую предъявляемым требованиям. Нормируемые и фактические показатели представлены в табл. 2.
Для очистки от инертных белков и повышения удельной активности ЭМП использовали метод ионообменной хроматографии на колонке с карбоксиме-тилцеллюлозой и ДЭАЭ-целлюлозой. Применение колонки с КМ-целлюлозой позволило удалить положительно заряженные полимерные вещества, а осуществление хроматографии через колонку с носителем ДЭАЭ-целлюлозой
позволило получить очищенный ЭМП с высокой каталитической активностью. На рис. 2 представлен профиль элюции ЭМС, свидетельствующий о том, что в растворе имеется две белковые фракции. Электрофоретическое исследование фракций, представленных на рис. 3, показывает, что каждая фракция содержит только один белок, соответствующий по молекулярной массе АДГ (32,5 кДа) и АЛДГ (45,0 кДа).
На последней стадии получения ЭМП проводили полимеризацию выделенного этанол-окисляющего комплекса с целью создания оптимальных условий каталитической активности в организме человека и подавления действий пептидаз желудка.
Полученный по разработанной технологии ЭМП из дрожжей S. cere-visiae вводили в технологический процесс производства гармонизирующих напитков на основе молочного сырья,
Приемка и оценка качества сырья
Очистка и охлаждение молока t=4 ± 2 °С
Подогрев до 45 ± 2 °С и сепарирование
Обезжиренное молоко
Сливки
Охлаждение до t=4 ± 2 °С
Пастеризация t = 92 ± 2 °С, т = 300 с
Никотинамиддинуклеотид окисленный
Никотинамиддинуклеотид восстановленный
Раствор агарозы
Фосфатный буфер, рН 8,0
Этанол-метаболизирующая система
Микрофильтрация, размер пор 0,22 мкм, Р = 0,2 ± 0,05 МПа
Ионообменная хроматография на КМ- и ДЭАЭ-целлюлозе
Полимеризация
Охлаждение до t = 4 ± 2 °С, резервирование
Сироп
Дозирование и смешивание
Дозирование и смешивание
Охлаждение, t=4 ± 2 °С
Фасовка, хранение и реализация
Рис. 4. Схема производства тонизирующих напитков на основе обезжиренного молока
Р340
1 1
2 2
123456789 мин
Рис. 2. Профиль элюции ЭМС, полученный при ионообменной хроматографии
97 67
кДа
30
АДГ
.АЛДГ
Рис. 3. Электрофореграмма фракций ЭМС:
1 — белок-маркер;
2 — фракция 2;
3 — фракция 1
направленного на снижения токсического действия алкоголя и продуктов его метаболизма (рис. 4). Цельное молоко нормализовали по жирности сепарированием на сепараторах-сливкоотделителях или в сепараторах-нормализаторах с целью отбора сливок. Полученное обезжиренное молоко пастеризовали в течение 300 с при 92±2 °С. После охлаждения обезжиренное молоко смешивали с ЭМП при температуре 4±2 °С и добавляли сироп для улучшения органолептических показателей напитка.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кондрашенко В. Т., Скугаревский А. Ф. Алкоголизм/Под ред. П. П. Волкова. — Минск, Беларусь, 1983.
2. Скоупс Р. Методы очистки белков. — М.: Мир, 1985.
3. Судовцов В. Е. Исследование активности ал-когольдегидрогеназ из цитоплазмы клеток некоторых дрожжей//Прикладная биохимия и микробиология. 1991. Т. 27. Вып. 1. С. 61-67.
4. Сукиасян С. Г. Хронический алкоголизм и поздний возраст//Вопросы наркологии. 1992. № 1. С. 72-74.
5. Шабанов Д. А., Калишевич С. Ю. Биология алкоголизма. — СПб.: Лань, 1998. &
5 • 2009
45
20
1
2
3
23
