Очистка биологических жидкостей хитозаном на примере молочной сыворотки Текст научной статьи по специальности «Прочие сельскохозяйственные науки»

ВЫВОДЫ

1. Микрофильтрация молочной сыворотки на мембранах с размером пор 0,10-0,20 мкм позволяет отделить до 99,95±0,04% микроорганизмов.

2. Обработка молочной сыворотки на мембранах с размером пор 0,10-0,20 мкм позволяет сохранить

ее биологическую стабильность и увеличить срок хранения до 7 сут при 6-10° С и до 3 сут при 20-25°С.

Кафедра технологии молока и молочных продуктов

Поступила 18.10.90

637.344:578.08

ОЧИСТКА БИОЛОГИЧЕСКИХ ЖИДКОСТЕЙ ХИТОЗАНОМ НА ПРИМЕРЕ МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ !

А.Г. ХРАМЦОВ, С.В. ВАСИЛИСИН, И.А. ЕВДОКИМОВ

Ставропольский государственный технический университет

Качество и выход молочного сахара-сырца тесно связаны с осветлением молочной сыворотки. Процесс удаления из сыворотки молочного жира и казеиновой пыли с помощью специальных сепараторов достаточно эффективен и не вызывает трудностей. Этого нельзя сказать о выделении сывороточных белков. На практике для их денатурации и последующего удаления используют тепловой метод или тепловой в сочетании с кислотным, щелочным, кислотно-щелочным. При этом сыворотку нагревают до 92-95°С и выдерживают при этой температуре 15-30 мин. Процесс достаточно длителен по времени, энергоемок, а эффективность выделения белков не превышает 54%. Использование для этих целей различных комплексообразова-телей может быть одним из альтернативных вариантов с меньшей энергоемкостью и большей эффективностью. Комплексообразователи позволяют получить белок в нативном состоянии, не требуют капитальных затрат, технология их применения проста, экологична. Наше внимание привлек хито-зан. Это продукт переработки хитинсодержащих отходов ракообразных. По химической природе хитозан представляет собой Н-ацетилгликозамин с катионными полиэлектролитическими свойствами, что обеспечивает его прочную связь в широком диапазоне pH (2-6) со многими веществами. Он может использоваться как эмульгатор простых и многокомпонентных эмульсий, загуститель, связующее вещество для придания продуктам заданной структуры [1, 2],

В США и Японии хитозан широко применяется для очистки сточных вод, в том числе с извлечением белковых веществ для последующего использования в кормах.

Имеются исследования белковых комплексов с хитозаном, подтверждающие их фармацевтические свойства. В России успешно изучается применение хитозана в качестве лечебного препарата в медицине [3, 4].

В наших опытах использовали сухой хитозан, соответствующий требованиям ТУ 1501482-88. Из него готовили гель-хитозан. Для этого 10 г сухого хитозана заливали 500 мл 2%-го раствора уксусной кислоты и оставляли на 24 часа для набухания. Смесь нейтрализовали насыщенным раствором двууглекислого натрия до прекращения выделения С02. Гель хитозана хранили при 8°С не более 10 сут.

Сырьем служила творожная сыворотка с кислотностью 55°Т, pH 4. температурой 20“С, содержанием белков 0,68%, имеющая прозрачность 0,18 усл.ед.

В экспериментах исследовали влияние на степень выделения белков и осветление сыворотки дозы хитозана, продолжительности контакта его с сывороткой, температуры и активной кислотности среды.

Количество комплексообразователи в образцах колебалось от 0,0025 до 0,0500% ( в пересчете на сухой препарат) к массе сыворотки. Смесь перемешивали и оставляли в покое на 90 мин. После этого образцы сыворотки центрифугировали и в фугате определяли содержание белка и прозрачность. Из сыворотки удалось выделить до 87% белков и повысить прозрачность в 1,6 раза (табл. 1).

Таблица 1

Доза внесенного гель-хитозана, % Эффективность очистки сыворотки

удалено белка, % повышена прозрачность, раз

0,0025 85,3 1,53

0,0050 85,5 1,61

0,0100 87,1 1,67

0,0250 87,1 1,67

0,0500 87,1 1,67

Для практических целей концентрация хитоза-на будет достаточна 0,002%, а время выдержки может быть значительно сокращено.

Продолжительность контакта хитозана с сывороткой изменяли от 5 до 30 мин. Количество выделенного белка резко возрастало в первые 25 мин эксперимента (рис. 1). Затем процесс выделения белка затухал и после 30 мин выдержки практически прекратился. Аналогично изменялся показатель прозрачности сыворотки. Уже через 25 мин выдержки прозрачность возросла в 1,7 раза, затем до конца эксперимента этот показатель не изменился. Полученные данные позволяют заключить, что продолжительность обработки гель-хито-заном можно сократить до 30 мин без ущерба для качества очистки.

Температура обработки сыворотки выбрана в числе основных факторов. Эффективность выделения белков определяли после 30-минутной выдержки образцов при температурах от 5 до 40 С (табл. 2).

Таблица 2

Температура обработки, "С

Эффективность очистки сыворотки

удалено белка, %

повышена прозрачность, раз

5 63,2 "т.- 1,50

10 73.6 Л 1,55

20 86,1 1,67

30 86,2 1,67

40 86,1 1.67

Наиболее приемлемой температурой обработки сыворотки можно считать 20°С. Увеличение ее до 40°С не способствует дополнительному выделению белка и повышению прозрачности осветленной

pH

Рис. 2

сыворотки. Понижение температуры до 5°С потребует дополнительных энергетических затрат, при этом снижается эффективность выделения белков и ухудшается прозрачность.

Активная кислотность сыворотки оказывает существенное влияние на эффективность выделения белка с помощью гель-хитозана. В образцах сыворотки pH изменяли от 4 до 7 за счет внесения 10%-го раствора №ОН. В зоне pH от 4 до 5 степень выделения белков возросла с 85,5 до 87,1 % (рис. 2).

Прозрачность образцов сыворотки в этот период возросла в 1,7 раза по сравнению с исходной и достигла максимума. Дальнейшее повышение pH до 6 и 7 привело к резкому снижению выделения белков до 55,8 и 30,8% соответственно. Показатель прозрачности в этот период снизился по сравнению с образцами кислой сыворотки. По отношению к исходной сыворотке прозрачность возросла всего в 1,4 и 1,3 раза соответственно. Это свидетельствует о значительном влиянии активной кислотности на степень выделения белков из сыворотки. Оптимальными условиями pH следует считать интервал от 4 до 5.

Для изучения межфакторного взаимодействия pH, температуры и времени выдержки в процессе обработки сыворотки хитозаном на эффективность выделения белка был спланирован полный факторный эксперимент (ПФЭ 23). Интервал варьирования факторов выбрали с учетом ранее полученных результатов: pH от 4 до 6 (^,); время выдержки от 25 до 35 мин (X,) и температура от 10 до 20°С С¥3). За выходной параметр приняли показатель остаточного количества белка в сыворотке.

После обработки результатов эксперимента методами математической статистики получено уравнение следующего вида:

У = 29,433 + 9,168Х - 6,293Х - 2,843Х + + 0,743ХХ - 1,018ХХ, - 1,258ХХ, -

- 2,433*^4

При оптимизации функции для исследуемых параметров каждого фактора минимальное содержание белка было получено при Х1 = —1,0; X = 0,9 и 13 = 0,9, что соответствует значению pH 4, времени выдержки 34 мин и температуре 19°С. Эффективность выделения белка составила 86,4%.

Проведенные исследования положены в основу рекомендаций по совершенствованию технологии молочного сахара-сырца. Молочную сыворотку после удаления из нее молочного жира и казеиновой пыли закачивают в резервуар из нержавеющей стали. Сладкую сыворотку подкисляют заранее приготовленной кислой сывороткой до pH 4-5, туда же добавляют подготовленный гель-хитозан из расчета 0,2 кг сухого препарата на Ют сыворотки. После перемешивания смесь выдерживают 30 мин и на саморазгружающемся сепараторе отделяют сывороточные белки. Осветленная сыворотка в дальнейшем перерабатывается по обычной технологии.

Использование гель-хитозана позволяет исключить энергетические затраты на нагрев сыворотки при осветлении, увеличить выход продукта за счет более глубокой очистки сыворотки и улучшения процесса кристаллизации, повысить качество выпускаемого сахара. Белково-хитозановый комплекс может быть эффективно использован для кормовых или пищевых целей.

1.

2.'

В.д

Роа

Вщ

мол

С

с ф: явл вод вок С при per свя: нен зам сис А нат; зов; ПрО;

Н

П0С1

ДЄН]

CTHI

ВШ

дах

В

ЛИ31

шок

пуді

Эти

дукт

знач

ных

бом.

подо

прои

ПРИЕ

СТНЬ]

таза' ны р Те цент

Н0Л0! ниегЛ зацю изво; маслі С і

М0Л01

] потре-ат, при белков

Ьает суждения 1х сыво-1есения степень (рис.

период ДНОЙ и йие pH Деления ;азатель сравне-9тноше-Ьзросла I свиде-|ой кис-Ьшорот-считать

1ЙСТВИЯ

зоцессе

1ВН0СТЬ

факто-Ьирова-[ченных жки от

0 20°С ^затель

нта ме-[0 урав-

\т, +

Хг ~

1.уемых

содер-

-1,0;

14ению

:ратуре

тавила

основу ологии гку по-1Н0В0Й еющей аранее

1 4-5, итозан ■ сыво-швают эре от-

сыво-

ычной

1СКЛЮ-зротки 53 счет шения во вышлете кормо-

ЛИТЕРАТУРА

1. Сафронова Т.М., Богданов В.Д. Применение хитозана в качестве связующего вещества влажных и сухих продуктов / Науч.-техн. конф. ’’Проблемы комплексной переработки криля”: Тез. докл. — Калининград, 1979. — С. 95-97.

2. Богданов В.Д. Производство продуктов диетического и лечебного питания с использованием хитозана / Всесоюз. совещ. ’’Биологически активные вещества при комплексной утилизации гидробионтов”: Тез. докл. — Владивосток, 1988. — С. 108-109.

5. Богданов В.Д., Суркова Т.А., Петров В.А. Медико-био-логические характеристики хитозана как стабилизатора многокомпонентных пищевых систем / Материалы 2-й Всесоюз. науч.-техн. конф. ’’Разработка процесса получения комбинированных продуктов питания (технология, аппаратурное оформление, оптимизация)”. — М., 1984. — С. 181.

4. Ермак И.М., Горбач В.И., Полякова А.М. и др. Новости науки в СНГ / Биохимия и управление, 1995. — С. 20.

Кафедра технологии молока

и молочных продуктов

Поступила 03.04.96

637.14.002.237

МОЛОЧНЫЕ ПРОДУКТЫ ЕВРОПЕЙСКОГО СТАНДАРТА

В.Д. ХАРИТОНОВ, З.С. ЗОБКОВА

Российская академия сельскохозяйственных наук Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности (ВИЯМИ)

С 1994 г. ВНИМИ проводит совместные работы с фирмой ’’Систем Био Индустри” (БВ1, Франция), являющейся одним из мировых лидеров по производству пищевкусовых и стабилизирующих добавок.

Стабилизаторы фирмы применяются в основном при производстве молочных продуктов с целью регулирования их вязкости, желирующей и водосвязывающей способности, увеличения срока хранения, повышения стойкости при термообработке, замораживании, оттаивании, для улучшения консистенции и вкуса.

Ароматизаторы, выпускаемые фирмой, являются натуральными или идентичными и могут использоваться практически во всех видах молочных продуктов.

Наше сотрудничество осуществляется на основе постоянного взаимодействия специалистов, обсуждения полученных результатов, проведения совместных исследовательских работ в лабораториях ВНИМИ и исследовательских центрах ЭВ! в городах Бобт и Грасс.

В результате были подобраны новые виды стабилизирующих компонентов для йогурта, молока шоколадного, напитков из сыворотки, различных пудингов, сырных паст, десертов, салатных соусов. Эти стабилизаторы позволяют вырабатывать продукты с новыми потребительскими свойствами, значительно улучшить консистенцию кисломолочных напитков, получаемых резервуарным способом. В лабораториях центра в г. Грассе были подобраны представляющие интерес для нашей промышленности ароматизирующие компоненты с привкусом натуральных продуктов. В ходе совместных работ с образцами стабилизаторов и ароматизаторов на пилотных установках были выработаны различные виды молочных продуктов.

Технический уровень пилотного оборудования центров 8В1 позволяет воспроизвести любой технологический процесс. Они оснащены оборудованием для гомогенизации, пастеризации, стерилизации, заквашивания и сквашивания молока, производства творога, сыра, майонеза, сливочного масла, мороженого и др.

С целью улучшения качества и товарного вида молочных продуктов, повышения их конкуренто-

способности на российском рынке, ВНИМИ совместно с фирмой SB1 уже разработал несколько групп продуктов, вырабатываемых из отечественного сырья, с пищевкусовыми и стабилизирующими добавками этой фирмы. По качеству, вкусовым свойствам и товарному виду они не уступают уровню продукции передовых зарубежных фирм.

Молоко шоколадное 1,5 и 2,5% жирности (ТУ 10-02- 02—789— 171 —94) предназначено для непосредственного употребления в пищу в качестве десертного продукта, имеет однородную, слегка вязкую консистенцию, сливочный сладкий вкус с выраженным вкусом и ароматом какао.

Применение стабилизатора типа Сатижель ABN фирмы SBI позволило получить продукт с однородной, без осаждения какао, консистенцией.

Сатижель ABN представляет собой разновидность каррагенанов, получаемых путем экстракции красных морских водорослей.

Срок хранения продукта 5 сут.

Йогурт Лада (ТУ 10-02-02-789-170-94) вырабатывается из нормализованного пастеризованного молока жирностью 1,5 и 2,5%. Йогурт 1,5%-й жирности имеет повышенное содержание сухих веществ за счет добавления сухого молока.

Для получения плотной консистенции, аналогичной термостатному способу производства, используется стабилизатор Лигомм AIS, представляющий собой смесь желатина и пектина. Из пищевкусовых наполнителей используется сахар или подсластитель (для диабетиков), пищевые ароматизаторы из цитрусовых плодов.

Срок хранения 14 дней.

Кисломолочный продукт Олимп 1,5% жирности (ТУ 10-02- 02-789-209-95) аналогичен йогурту Лада, но приготовлен на заквасках термофильных стрептококков.

Паста сырная пикантная(ТУ 10—02—02—789— 167-94) вырабатывается из обезжиренной творожной основы с добавлением сливочного масла, сливок, стабилизаторов, пищевых ароматизаторов. При производстве пасты используется стабилизатор Фланожен AFR, представляющий собой смесь желатина и пищевой смолы (камедь рожков бобового дерева, индекс Е 412). Плотная консистенция продукта образуется после его охлаждения.

С целью улучшения вкуса при производстве пасты используются ароматизаторы бекона, лосося, грибов, чеснока с пряными травами.

Впервые в рамках сотрудничества с фирмой SBI удалось подобрать необходимый стабилизатор и