CC BY
0Процессы и машины агроинженерных систем
УДК 664;66.081.6
Код ВАК 05.20.01 (новый код - 4.3.1)
ПОЛУЧЕНИЕ ЗАМЕНИТЕЛЯ ГРУДНОГО МОЛОКА МЕТОДОМ МЕМБРАННОЙ ДИФФЕРИНЦИАЦИИ С ПОСЛЕДУЮЩЕЙ ИНТЕГРАЦИЕЙ НЕОБХОДИМЫХ
КОМПОНЕНТОВ
В.А. Зубрицкий В.А. Тимкин 1 1 ФГБОУ ВО Уральский ГАУ, Екатеринбург, Россия * E-mail: Vladimir-zubrickiy@mail.ru
Аннотация. В статье рассматривается польза грудного молока и проблема грудного вскармливания в России. Предлагаемая разработка технологии производства молока, схожего по аминокислотному составу с грудным молоком, обеспечивает полноценность питания новорожденных детей. В качестве основного сырья может быть использовано коровье молоко, изменяя состав которого предлагается получить продукт, схожий с грудным молоком. Обезжиренное молоко подвергалось микробиологической очистке методом микрофильтрационного разделения. В основе получения заменителя грудного молока используется мембранная дифференциация. Для достижения требуемых результатов предлагается применить процессы микрофильтрации и ультрафильтрации. Это позволит извлекать из молока белок, не влияя на содержание углеводов, ферментов и лактозы самого молока. Рассмотрена возможность разделения коровьего обезжиренного молока баромембранными процессами на составные части посредством приближения к изоэлектрической точке отдельной белковой фракции. Получение заменителя грудного молока происходит путем разделения белковых фракций посредством приближения к изоэлектрической точке выделяемой фракции (сывороточный альбумин, Иммуноглобулины, aS1-Казеин, ß-Лактоглобулин, а-Лактоглобулин, ß-Казеин, Y-казеин). После объединения, в определенной пропорции, выделенных белковых фракций, получают заменитель грудного молока, который максимально схож c женским грудным молоком по белковому и аминокислотному составу. Разработана технологическая схема производства заменителя грудного молока и определены предпочтительные технологические параметры баромембранных процессов разделения молока.
Ключевые слова: Баромембранные процессы, микрофильтрация, ультрафильтрация, мембрана, молоко коровье, молоко грудное, заменитель грудного молока, детское питание, грудное вскармливание.
OBTAINING A BREAST-MILK SUBSTITUTE BY THE METHOD OF MEMBRANE DEFFIRINCIATION WITH SUBSEQUENT INTEGRATION OF NECESSARY COMPONENTS
V.A. Zubrickiy 1*, V.A. Timkin 1 1 Ural State Agrarian University, Yekaterinburg, Russia
* E-mail: Vladimir-zubrickiy@mail.ru
36
Abstract. The article discusses the benefits of breast milk and the problem of breastfeeding in Russia. The proposed development of a technology for the production of milk, similar in amino acid composition to breast milk, ensures the nutritional value of newborns. Cow's milk can be used as the main raw material, by changing the composition of which it is proposed to obtain a product similar to breast milk. Skimmed milk was subjected to microbiological purification by microfiltration separation. Membrane differentiation is used in the production of breast milk substitute. To achieve the desired results, it is proposed to apply the processes of microfiltration and ultrafiltration. This will allow you to extract protein from milk without affecting the content of carbohydrates, enzymes and lactose of the milk itself. The possibility of separating cow's skimmed milk by baromembrane processes into constituent parts by approaching the isoelectric point of a separate protein fraction is considered. Obtaining a breast milk substitute occurs by separating the protein fractions by approaching the isoelectric point of the allocated fraction (serum albumin, Immunoglobulins, aS1-Casein, P-Lactoglobulin, a-Lactoglobulin, P-Casein, Y-casein). After combining, in a certain proportion, the isolated protein fractions, a breast milk substitute is obtained, which is as similar as possible to women's breast milk in terms of protein and amino acid composition. A technological scheme for the production of breast milk substitute has been developed and the preferred technological parameters of baromembrane milk separation processes have been determined.
Keywords: Baromembrane processes, microfiltration, ultrafiltration, membrane, cow's milk, breast milk, breast milk substitute, baby food, breastfeeding.
Постановка проблемы (Introduction)
В настоящее время пользу кормления грудью доказывают научные исследования Национального медицинского исследовательского центра акушерства - грудное вскармливание для новорожденных детей стимулирует созревание желудочно-кишечного тракта и моторику, обеспечивает защиту от инфекционных заболеваний, способствует снижению риска кишечных инфекций, формирует правильную микрофлору кишечников у новорожденных детей и др. Белок входящий в состав молока, является основным строительным материалом всех клеток организма ребенка [1]. В России по статистике кормящих грудью женщин, с 3-6 месяцев - 43,2% женщин, с 6-12 месяцев - 40,4%. [2]
Целью работы является получение заменителя грудного молока с помощью мембранной дифференциации молока и последующей интеграцией компонентов в технологии продуктов детского питания, что даст возможность обеспечить новорожденных детей незаменимыми аминокислотами и полноценными белкам. Содержание в продукте казеина и белка молочной сыворотки должно быть нормированным для обеспечения детей разных возрастов.
Методология и методы исследования (Methods)
Данная технология осуществляется благодаря баромембранным процессам, предлагается применить процессы микрофильтрации и ультрафильтрации.
Баромембранные процессы позволяют извлекать из молока белок, очищать, фракционировать и концентрировать его, не влияя на содержание углеводов, лактозы и ферментов самого молока, без фазового перехода воды, при минимальных энергетических затратах.
Заменитель грудного молока производится с использованием коровьего молока на керамических мембранах, в зависимости от количества белков грудного молока и их размера, можно удалить либо сконцентрировать определенный белок с помощью процессов микрофильтрации и ультрафильтрации. [4-
9].
Рисунок 1 - Схема прохождения мембранных процессов при концентрировании и отделении белка,
зависящее от размеров частиц белка.
Зная прохождение процессов от размеров частиц белка при концентрировании и отделении белка (Рис. 1), существует возможность изменения количества белков и аминокислот коровьего молока.
Объектом исследования явилось обработанное обезжиренное молоко (таблица 1). Обезжиренное молоко соответствует ГОСТ Р 53503-2009. Обработка молока заключалась в его микробиологической очистке методом микрофильтрационного разделения. Молоко, близкое по составу к грудному молоку, получали путем ультрафильтрационного разделения отдельной партии, с последующим охлаждением продукта до 4±20С.
Отбор и подготовка проб к анализу проводились в соответствии с ГОСТ 26809.1 - 2014.
Таблица 1 - Физико-химические показатели обработанного обезжиренного молока (средние значения)
Параметры Микрофильтрационное молоко
Белок общий, % (масс.) 3,01
Лактоза, %(масс.) 4,65
Жир, %(масс.) 0,01
Минеральные вещества, %(масс.) 0,8
Сухие вещества, % (масс.) 8,5
Водородный показатель, рН 6,68
Кислотность, 0Т 17,0
Объектами исследования являлись пищевые среды, учитывая это, время проведения каждого эксперимента не более 40 - 50 мин. При таких органолептических и физико-химических показателях образцы сохраняли свои нормативные значения.
Результаты (Results)
Получение заменителя грудного молока происходит путем разделения белковых фракций посредством приближения к изоэлектрической точке (Сывороточный альбумин, Иммуноглобулины, aS1 -Казеин, Р-Лактоглобулин, а-Лактоглобулин, Р-Казеин, Y-казеин).
1.2 1 * С,В
• I * ■
90.4
1 к. -1 L__ 1 ■ h 1
*
о.г
0 4,15
4.2 4.2S 4.3 4,35 4,4 4,45 4,5 4,5? 4.5
Ph
Рисунок 2 - Зависимость селективности а-лактальбумина от кислотности (получение
изоэлектрической точки).
Благодаря использованию мембранных процессов микрофильтрации и ультрафильтрации белковые фракций разделяют на составляющие, с дальнейшим изменением количественного состава белковых фракций к белковому составу грудного женского молока, приведенного в таблице 2.
39
Таблица 2 - Сравнительный фракционный состав белков козьего, коровьего и женского молока
Белки и белковые фракции Молоко, г/100 мл
Козье Коровье Женское
aSi-Казеин - 1,37 -
Р-Казеин 2,28 0,62 0,25
Y-казеин - 0,12 -
Р-Лактоглобулин 0,26 0,3 -
а-Лактоглобулин 0,43 0,07 0,03
Иммуноглобулины - 0,06 0,1
Сывороточный альбумин - 0,03 0,05
После объединения, в определенной пропорции, выделенных белковых фракций, получают заменитель грудного молока максимально схожим c женским грудным молоком белковым и аминокислотным составом.
Обсуждение и выводы (Discussion and Conclusion)
Проведенные исследования позволили разработать технологическую схему производства молока, близкого по составу к грудному молоку: Обезжиренное коровье молоко, благодаря процессу микрофильтрации, очищается от патогенной микрофлоры. Также на этой стадии выделяется казеиновая фракция. Далее очищенное молоко проходит процесс ультрафильтрации, при данном процессе молоко разделяется на пермеат и белковые фракции, так же в зависимости от задачи, белки либо удаляются, либо концентрируется, конечным этапом является обработка готового продукта холодом, фасование, упаковывание и хранение.
Библиографический список:
1. Г. Байланд. Технология производства молочных продуктов / Г. Байланд. М.: TetraPak, 2010. —
440 с.
2. Г.К. Оксенойт, С.Ю. Никитина, Здравоохранение в России. 2017: Стат.сб./Росстат. - М., З-46 2017. - 170 с.:
3. Евдокимов И.А., Володин Д.Н. и др. Обработка молочного сырья мембранными методами / Молочная промышленность. 2012, №2
4. Применение баромембранных процессов в молочной промышленности Тимкин В.А., Лазарев В.А. Переработка молока. 2017. № 9 (216). С. 62-65.
5. Баромембранные процессы в молочной промышленности Тимкин В.А. Аграрный вестник Урала. 2017. № 6 (160).
4U
6. Баромембранная технология переработки молока - перспективное направление развития отрасли Тимкин В.А. В сборнике: Пища. Экология. Качество. труды XIV международной научно-практической конференции. 2017. С. 249-253.
7. Зубрицкий В.А., Тимкин В.А. Разработка технологии производсва высокобелкового молока Молодежь и наука. 2018 № 8 С. 42.
8. Зубрицкий В.А. Разработка технологии производства высокобелкового молока В сборнике: Молодые исследователи - развитию молочнохозяйственной отрасли Сборник научных трудов по результатам работы II всероссийской с международным участием научно- практической конференции. 2018 С. 15-18.
9. Тимкин В.А., Зубрицкий В.А., Биотехнология молочного детского питания с применением баромембранных процессов, В книге: Теоретические, практические и безопасные аспекты ведения сельского хозяйства. сборник тезисов круглого стола. 2021. С. 104-105.
References
1. G. Bailand. Technology of production of dairy products / G. Bailand. M.: TetraPak, 2010. -440 p.
2. G.K. Oksenoit, S.Yu. Nikitina, Health care in Russia. 2017: Stat.sb./Rosstat. - M., Z-46 2017. - 170 p.:
3. Evdokimov I.A., Volodin D.N. Processing of milk raw materials by membrane methods / Dairy industry. 2012, №2
4. Application of baromembrane processes in the dairy industry Timkin V.A., Lazarev V.A. Milk processing. 2017. No. 9 (216). pp. 62-65.
5. Baromembrane processes in the dairy industry Timkin V.A. Agrarian Bulletin of the Urals. 2017. No. 6
(160).
6. Baromembrane technology of milk processing - a promising direction for the development of the industry Timkin V.A. In the collection: Food. Ecology. Quality. Proceedings of the XIV International Scientific and Practical Conference. 2017. S. 249-253.
7. Zubritsky V.A., Timkin V.A. Development of production technology of high-protein milk Youth and science. 2018 No. 8 S. 42.
8. Zubritsky V.A. Development of technology for the production of high protein milk In the collection: Young researchers - the development of the dairy industry Collection of scientific papers based on the results of the work of the II All-Russian scientific and practical conference with international participation. 2018 S. 15-18.
9. Timkin V.A., Zubritsky V.A., Biotechnology of dairy children's food using baromembrate processes, In the book: Theoretical, practical and safe aspects of farming. collection of abstracts of the round table. 2021. S. 104-105.
