CC BY
8АГРОПРОМЫШЛЕННАЯ ИНЖЕНЕРИЯ
УДК 637.136.5
ИССЛЕДОВАНИЕ ЗАКОНОМЕРНОСТЕЙ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА ЛАКТОЗЫ ВО ВТОРИЧНОМ МОЛОЧНОМ СЫРЬЕ
Поротова Е. Ю., кандидат технических наук, ассистент; Академия биоресурсов и природопользования, ФГАОУ ВО «КФУ имени В. И. Вернадского»; Храмцов А. Г., доктор технических наук, профессор, академик РАСХН; Институт живых систем, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»;
Лодыгин А. Д., доктор технических наук, профессор;
Институт живых систем, ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет»
В статье рассмотерна проблема лактазной недостаточности, описаны оптимальные параметры протекания ферментативного гидролиза лактозы во вторичном молочном сырье.
Ключевые слова: лактазная недостаточность, молочное белково-угле-водное сырье, гидролиз лактозы, фермент [в-галактозидаза.
INVESTIGATION OF REGULARITIES OF LACTOSE ENZYMATIC HYDROLYSIS IN THE SECONDARY RAW MILK
Porotova E. Y., Candidate of Technical Sciences, assistant;
FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean
Federal University»;
Khramtsov A. G., Doctor of Technical
Sciences, professor, academician of
Russian Academy of Agricultural
Sciences;
Institute of living systems, FSAEI OTE «North-Caucasus Federal University»; Lodygin А. D., Doctor of Technical Sciences, professor;
Institute of living system, FSAEI OTE «North-Caucasus Federal University»
This article discusses the relevance the problem of lactase deficiency, describes the optimal parameters of enzymatic hydrolysis of lactose in the secondary raw milk.
Keywords: lactase deficiency, secondary raw milk, hydrolysis of lactose, f-galactosidase enzyme.
Введение. Обезжиренное молоко и молочная сыворотка широко используются для производства продуктов питания, кормовых средств, медицинских препаратов и технических полуфабрикатов [1]. Ассортимент продуктов из обезжиренного молока насчитывает несколько сотен наименований и постоянно расширяется. Наибольший интерес с точки зрения питательной ценности и рационального использования представляют молочные продукты с полным
использованием сухих веществ обезжиренного молока - напитки, особенно кисломолочные и с наполнителями. Обезжиренное молоко как сырье широко используется для выработки нежирных и маложирных видов питьевого молока. Ассортимент таких продуктов может быть существенно расширен за счет добавления молочного белка, витаминов, вкусовых и ароматических добавок. Выработка сквашенных напитков из обезжиренного молока значительно повышает биологическую ценность продуктов этой группы. Ассортимент ее шире и разнообразнее по сравнению с ассортиментом молока питьевого.
Обезжиренное молоко и молочные продукты, полученные на его основе, являются самыми желательными продуктами широкого потребления во всех возрастных и профессиональных группах населения. Особенно они рекомендуются для питания людей пожилого возраста и людей всех возрастов, имеющих избыточную массу тела. Обезжиренное молоко также показано для широкого использования в питании людей недостаточно физически нагруженных и ведущих малоподвижный, сидячий образ жизни. Многие считают, что низкожирные продукты менее вкусны - отсюда и отношение к ним покупателей. Однако вкус продуктов зависит от технологов, перерабатывающих обезжиренное и маложирное сырье [2].
Что касается молочной сыворотки, то ее состав, пищевая и биологическая ценность дали основание считать ее универсальным сырьем (по акад. Н. Н. Липатову). При выработке продуктов из этого вида молочного сырья могут быть использованы все составные части сыворотки или отдельные компоненты. Напитки из молочной сыворотки относятся к одной из самых больших ассортиментных групп продуктов. Они могут вырабатываться из осветленной и неосветленной сыворотки с внесением вкусовых наполнителей и без них. Большая доля приходится на напитки из ферментированной сыворотки, ряд напитков вырабатывают из предварительно сгущенной сыворотки, вырабатывают напитки и из сухих сывороточных концентратов.
Напитки из молочной сыворотки можно условно разделить на две большие группы - напитки свежие и напитки биологически обработанные. Ассортимент обеих групп напитков может быть существенно расширен за счет использования сахара, плодово-ягодных соков и сиропов, пряно-ароматических добавок. Биологическая ценность напитков может быть повышена за счет внесения витаминов, белковых добавок растительного и животного происхождения.
Напитки, вырабатываемые из молочной сыворотки, различаются по своему составу, пищевой и биологической ценности, способу производства. Технология производства напитков может существенно различаться в зависимости от вида предварительной обработки сыворотки: использование натуральной сыворотки без обработки; удаление сывороточных белков (осветление сыворотки); гидролиз азотистых или углеводных компонентов; концентрация сухих веществ; биологическая обработка. [1].
Из всего ассортимента напитков из молочного белково-углеводного сырья большой интерес представляют напитки с пониженным содержанием лактозы.
Дело в том, что в настоящее время наряду с возрастающим распространением аллергических заболеваний людей возникает проблема лактазной недостаточности (гиполактазии).
По данным FAO/WHO более 70% населения в мире страдает от недостаточности кишечной лактазы, однако, абсолютное неусвоение лактозы является большой редкостью [3].
Таким образом, одним из интересных и социально значимых вариантов использования молочной сыворотки и обезжиренного молока является производство низколактозных напитков. Гидролиз позволяет придать новые свойства сырью и расширить возможности для его переработки на продукты питания.
Ферментативный гидролиз лактозы во вторичном молочном сырье позволит обеспечить повышение степени сладости готового продукта примерно в 3 раза, улучшит сбраживаемость лактозы в ЖКТ, даст возможность употреблять продукты людям, страдающим от интолерантности к лактозе [4, 5].
Материал и методы исследований. Были апробированы ферментные препараты дрожжевой р-галактозидазы «На-lactase» и грибной р-галактозида-зы «Лактоканесцин Г20х». Данные препараты были выбраны в соответствии с сырьем, в котором предполагался гидролиз лактозы. Для производства низ-колактозного обезжиренного молока рекомендовано применять препараты дрожжевой лактазы, так как оптимум действия таких препаратов близок к рН свежего обезжиренного молока рН = 6,5-6,7. Для гидролиза лактозы в творожной сыворотке используют препараты грибной Р-галактозидазы, потому что оптимум действия этих ферментов рН = 4,0-4,2.
Были изучены оптимальные условия для действия ферментных препаратов Р-галактозидазы во вторичном молочном сырье, а именно обезжиренном молоке и творожной сыворотке. Основными параметрами для изучения стали температура (оС) и продолжительность процесса (мин).
Результаты и обсуждение: Экспериментальные данные полученные при изучении процесса ферментативного гидролиза в творожной сыворотке и обезжиренном молоке, позволили сделать следующие выводы:
- оптимальными параметрами для осуществления ферментативного гидролиза в творожной сыворотке являются температура 50±2 °С и продолжительности процесса 3 часа. При этом достигается степень гидролиза лактозы 80-90% (рисунок 1);
- оптимальными параметрами для осуществления ферментативного гидролиза в обезжиренном молоке является температура 31±2 °С и продолжительности процесса 2,5-3 часа. При этом достигается степень гидролиза лактозы 70-80 % (рисунок 2);
- ферментативный гидролиз лактозы не оказывает влияния на физико-химические показатели вторичного молочного сырья, за исключением уменьшения массовой доли лактозы;
- ферментативный гидролиз лактозы приводит к увеличению сладости обезжиренного молока, за счет образования свободных моносахаров - глюкозы и галактозы.
Рисунок 1. Поверхность отклика выходного параметра и еe сечение
Рисунок 2. Поверхность отклика выходного параметра и еe сечение
Выводы. Изучены параметры протекания процесса гидролиза лактозы в обезжиренном молоке и творожной сыворотке; установлены оптимальные режимы для производства ферментированных напитков из вторичного молочного сырья с пониженным содержанием лактозы; полученные экспериментальные данные были использованы для разработки технологии низколактозных напитков из вторичного молочного сырья.
Список использованных источников:
1. Технология продуктов из вторичного молочного сырья: Учебное пособие. А. Г. Храмцов [и др.]. Спб.: ГИОРД, 2009. - 429 с.
2. Храмцов А. Г., Кравченко Э. Ф., Петровский К. С. и др. Продукты изобе-
References:
1. Technology products from recycled raw milk: the manual. A.G. Khramtsov [et al.]. Spb.: GIORD, 2009. - 429 p.
2. Khramtsov A. G., Kravchenko E. F., Petrovsky K. S. et al. Products from skim
зжиренного молока, пахты и молочной сыворотки/ под. ред. А. Г. Храмцова и П. Г. Нестеренко. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 296 с.
3. Просеков А. Ю. Научные основы производства продуктов питания: Учебное пособие / Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2005. - 234 с.
4. Свириденко Ю. Я. Гидролиз лактозы: опыт и возможности использования в России [Текст] / Ю. Я. Свириденко, В. Ю. Смурыгин // Молочная промышленность. - 1996. - № 8. - с. 19-20.
5. Geilman. W. G. Preparation and properties of syrups made by the hydrolysis of lactose [Text] / W. G. Geilman // Bulletin of the International Dairy Federation. - 1993. - № 289. - p. 33-37.
milk, buttermilk and whey / under. Ed. Khramtsova A. G. and P. G. Nesterenko. -M.: Light and food industries, 1982. -296 p.
3. Prosekov A. Y. Scientific basis for food production: Textbook / Kemerovo Technological Institute of Food Industry. - Kemerovo, 2005. - 234 p.
4. Sviridenko Y. Y. hydrolysis of lactose: experience and the possibility of use in Russia [Text] / Y. Y. Sviridenko, V. Y. Smurygin // dairy industry. - 1996. -№ 8. - p. 19-20.
5. Geilman. W. G. Preparation and properties of syrups made by the hydrolysis of lactose [Text] / WG Geilman // Bulletin of the International Dairy Federation. - 1993. - № 289. -p. 33-37.
Сведения об авторах:
Поротова Елена Юрьевна - кандидат технических наук, ассистент кафедры технологии и оборудования производства и переработки продуктов животного происхождения Академии биоресурсов и природопользования, ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского»; e-mail: [email protected], 295492, г. Симферополь, п. Аграрное, Академия биоресурсов и природопользования ФГАОУ ВО «Крымский федеральный университет имени В. И. Вернадского».
Храмцов Андрей Георгиевич - доктор технических наук, профессор, академик РАСХН, консультант кафедры прикладной биотехнологии Института живых систем ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный уни-
Information about the authors:
Porotova Elena Yurievna - candidate of technical sciences, assistant chair of the department of technology of technology and equipment production and processing of animal products, the Academy of Life and Environmental Sciences, FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University, e-mail: [email protected], Academy of Life and Environmental Sciences FSAEI HE «V. I. Vernadsky Crimean Federal University» 295492, Republic of Crimea, Simferopol, Agrarnoe.
Khramtsov Andrey Georgievich -doctor of technical sciences, professor, academician of the Academy of Agricultural Sciences, a consultant of the Department of Applied Biotechnology, Institute of living systems FSAEI HPE «North-Caucasus Federal University»,
верситет», 355017, г. Ставрополь, Институт живых систем ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет».
Лодыгин Алексей Дмитриевич -доктор технических наук, доцент, заведующий кафедрой прикладной биотехнологии Института живых систем ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет», e-mail: [email protected], 355017, г. Ставрополь, Институт живых систем ФГАОУ ВПО «Северо-Кавказский федеральный университет».
355017, Stavropol, Institute of living systems, FSAEI HPE «North-Caucasus Federal University».
Lodygin Alexey Dmitrievich -doctor of technical Sciences, associate professor, head of the Department of Applied Biotechnology Institute of living systems FSAEI HPE «North-Caucasus Federal University», e-mail: allodygin@ yandex.ru, 355017, Stavropol Institute of living systems, FSAEI HPE «North-Caucasus Federal University».
