CC BY
23
КАЧЕСТВО И БЕЗОПАСНОСТЬ
УДК 543.544:637.344
Влияние концентрирования
на аминокислотный состав творожной сыворотки
И.Т. Кретов, д-р техн. наук, проф., В.Ю. Овсянников, канд. техн. наук, доц., С.Л. Панченко, аспирант
Воронежская государственная технологическая академия
Ключевые слова: сыворотка; концентрирование; аминокислоты; хроматография.
Способ вакуумного выпаривания, широко используемый при концентрировании жидких термолабильных продуктов, характеризуется неблагоприятным воздействием повышенных температур на термолабильные компоненты. При этом низкие температуры выпаривания не обеспечивают сохранение на-тивных свойств продуктов концентрирования. Под действием химических и биохимических реакций аминокислоты претерпевают существенные изменения или разрушаются. Содержание аминокислот снижается при любой термообработке продуктов, в которых присутствуют белковые вещества, в том числе и при вакуум-выпаривании молочной сыворотки. Концентрирование вымораживанием, представляющее собой удаление в виде льда некоторой части находящейся в жидком продукте воды, можно рассматривать как процесс, обеспечивающий наиболее полное сохранение качества продуктов, так как температура обработки при этом настолько низка, что химические и биохимические реакции не происходят [1]. Соответственно, разрушения полезных термолабильных компонентов продукта, в том числе аминокислот, при данном способе концентрирования не наблюдается.
Для оценки и сравнения аминокислотного состава образцов молочной сыворотки, сконцентрированных вакуум-выпариванием и вымораживанием, был проведен количественный аминокислотный анализ образцов молочной сыворотки методом ионной хроматографии.
Хроматография - наиболее часто используемый и универсальный аналитический метод. Ее применяют для разделения смесей любых растворимых или летучих соединений. Выбор того или иного метода хроматографии зависит от природы и количества образца, цели разделения, опытности экспериментатора, а также от того, каким оборудованием он располагает и как скоро необходимо провести разделение [2].
Для получения исследуемых образцов использовали творожную сыворотку. Исследовали образцы, сконцентри-
рованные вымораживанием и вакуумным выпариванием, а также исходный образец творожной сыворотки, с которым также проводили хроматографи-ческий анализ.
Вакуумному выпариванию подвергали творожную сыворотку на лабораторной вакуум-выпарной установке при остаточном давлении 50 кПа и температуре 60 °С при периодическом отборе проб для определения содержания сухих веществ. После сгущения раствора до определенного содержания сухих веществ его охлаждали до температуры 20 °С.
Вымораживание влаги из исследуемого продукта проводили в холодильной камере низкотемпературного стола Рпдега НС280/70.1 при естественной циркуляции воздуха с температурой -15 °С. Температуру охлаждения сыворотки измеряли и регистрировали универсальным восьмиканальным микропроцессорным измерителем-регулятором марки ТРМ138 с набором хромель-копелевых термопар с диаметрами спая 0,5 мм. После необходимой выдержки сыворотку извлекали из камеры холодильного стола и переносили в кювету ручного пресса, где отделяли вымороженную влагу в виде льда от
сконцентрированном жидкости прессованием под давлением 16-20 кПа.
Перед проведением аминокислотного анализа во всех образцах творожной сыворотки определяли содержание сухих веществ рефрактометрическим методом на зеркальном рефрактометре ИРФ-122. При этом содержание сухих веществ в исходной сыворотке составляло 6,3 %, в сыворотке, сконцентрированной вакуум-выпариванием, - 11,5 %, в сыворотке, сконцентрированной вымораживанием, - 11,3 %.
Образцы творожной сыворотки, сконцентрированной вакуумным выпариванием и вымораживанием, а также исходный образец, который не был концентрирован, подвергали анализу аминокислотного состава на автоматическом аминокислотном анализаторе ААА-400 производства компании Ingos (Чехия), работающему по принципу ионообменной хроматографии. Перед проведением анализа каждый образец подвергали гидролизу раствором 6 моль/дм3 соляной кислоты в течение 24 ч. В качестве буферного раствора использовали смесь на основе солей натрия с pH 2,2. Гидролизаты наносили на колонку автоанализатора аминокислот, последние элюировали из колонки буферным раствором с различной скоростью. Элюат из колонки поступал в оценочную систему, куда микронасосом подавали нингидрино-вый раствор. Скорость потока в колонке составляла 30 мл/ч. При смешивании раствора аминокислоты с нингид-
Содержание аминокислоты, мг/мл продукта Сыворотка
исходная С =6,3 % св ' сконцентрированная вакуум-выпариванием С =11,5 % св ' сконцентрированная вымораживанием С =11,3 % св
Аспарагиновая 0,79 1,62 1,70
Треонин 0,41 1,32 1,45
Серин 0,43 0,78 0,86
Глутаминовая П ропин 1,38 0,44 2,81 1,50 2,95 1,65
1 1 М 1 VI П Глицин 0,16 0,35 0,38
Аланин 0,43 0,77 0,87
Валин М етиони н 0,48 П 15 0,88 П 1А 0,98 П 3Q
Изолейцин 0,15 0,46 П QC 0,24 0,85 1 сс 0,39 0,93 1 со
Лейцин Тирозин шои I л п а п а и 1 /1 и 0,8и 0,19 0 30 l,5u 0,29 0 55 1,68 0,35
Фенилаланин Гистидин П м 1/1 м 0,3U 0,18 0 79 0,5 5 0,34 1 49 0,63 0,63 0,41 1,61
J \ VI3 VI П Аргинин 0,25 0,48 0,52
QUALITY AND SAFETY
риновым раствором изменялась окраска, интенсивность которой зависит от концентрации аминокислот. Затем раствор аминокислот подавали в фотометр, показания которого автоматически наносили на бумагу с делениями при помощи самопишущего прибора. В результате были получены хромато-граммы с пиками кривых, площади которых пропорциональны концентрациям аминокислот в исследуемых образцах.
Полученные хроматограммы обрабатывали в следующем порядке. Рассчитывали площади пиков хроматог-раммы, для чего к основанию каждого пика проводили базовую линию, измеряли высоту пика по прямой, проходящей через вершину пика параллельно оси ординат, и на уровне, равном половине высоты, проводили линию, параллельную базовой. Отрезок, отсекаемый хроматограммой на этой линии, служил полушириной пика. При его умножении на высоту пика находили площадь соответствующего пика. После определения всех площадей рассчитывали концентрацию каждой аминокислоты в образце (мг/мл) по формуле
(1)
где С- концентрация аминокислоты стандартного рабочего раствора мг/мл; 5х - площадь пика аминокислоты исследуемой пробы, мм2; V- конечный объем гидролизата, мл; 5х - площадь пика аминокислоты стандартного рабочего раствора, мм2; т - масса навески пробы, взятая на гидролиз, мг.
Хроматограммы, полученные при анализе аминокислотного состава образцов исходной, сконцентрированной вакуум-выпариванием и вымораживанием творожной сыворотки представлены на рис. 1, а, содержание аминокислот (мг/мл продукта) в каждом образце показано в таблице.
Аминокислотный анализ образцов творожной сыворотки, сконцентрированной вакуум-выпариванием и вымораживанием, показал, что в сыворотке, сконцентрированной вымораживанием, содержится наибольшее количество аминокислот. Меньшее их содержание в сыворотке, сконцентрированной вакуум-выпариванием, объясняется частичным разрушением аминокислот под действием высоких температур. Поэтому широко используемый способ концентрирования методом выпаривания влаги под вакуумом не всегда обеспечивает сохранение полезных веществ в продукте, что, соответственно, приводит к ухудшению его качественных показателей. В то же время концентрирование вымораживани-
40 50 60
Время удерживания, мин
а
2,10 1,90 1,70 1,50 р 1,30 1,10 [ 0,90 0,70 0,50 0,30 0,10 -0,10
и
i 15
1
2i 7 10
1\ 8
II 1 11 14
5 9 jj 72 ft б
4- м 44 -JUL 1 Az^
0 20 30 40 50 60
Время удерживания, мин б
70
80
90
40 50 60
Время удерживания, мин в
Рис 1. Хроматографический анализ аминокислотного состава творожной сыворотки: а - исходная сыворотка (Св=6,3 %); б - сыворотка, сконцентрированная вакуум-выпариванием (Ссв=11,5 %); в - сыворотка, сконцентрированная вымораживанием (Ссв=11,3 %). Цифровые обозначения соответствуют аминокислотам: 1 - аспарагиновая кислота; 2 - треонин; 3 - серин; 4 - глутаминовая кислота; 5 - пролин; 6 - глицин; 7 - аланин; 8 - валин; 9 - метионин; 10 - изолейцин; 11 - лейцин; 12 - тирозин; 13 - фенилаланин; 14 - гистидин; 15 - лизин; 16 - аргинин
ем практически полностью обеспечивает сохранение термочувствительных компонентов продукта, в том числе и аминокислот, и, соответственно, сохраняет качественные показатели концентрата.
Результаты исследования подтверждают вывод, что концентрирование вымораживанием позволяет обеспечить сохранение качественных показателей концентратов молочной сыворотки, одновременно подтверждает преимущество данного способа концентрирования исследуемого продукта, используемого при производстве напитков, белковых продуктов, а также сгущен-
ных и сухих сывороточных концентратов [3].
ЛИТЕРАТУРА
1. Пап Л. Концентрирование вымораживанием/Пер. с венг., под ред. О.Г. Комякова. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.
2. Хроматография. Практическое приложение метода. В 2-х ч., ч.1/Пер. с англ., под ред. Э. Хефтмана. - М.: Мир, 1986.
3. Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки: Учеб. пос. - М.: ДеЛи принт, 2004.
