СПОСОБ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ В КОРОВЬЕМ МОЛОКЕ В КАЧЕСТВЕ СТАБИЛИЗАТОРА ПРИ КАТОДНОЙ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ АКТИВАЦИИ МОЛОКА
METHOD FOR USAGE OF COW MILK WHEY PROTEINS AS STABILISER DURING CATHODE ELECTROCHEMICAL ACTIVATION OF MILK

Изобретение относится к области электрохимии, а также пищевой химии и может найти применение в молочной промышленности и сельском хозяйстве.
Целью изобретения является повышение и длительное сохранение полезных свойств молока и снижение себестоимости при его первичной обработке.
Перспективы повышения валового производства молока в стране непрерывно связаны с увеличением его товарного выхода.
Свойства молока как пищевого продукта выдвигают его на первое место среди продуктов питания, тем более что соотношение жира, белков и углеводов в молоке наиболее близко к тому, которое отвечает потребностям человеческого организма.
Химический состав коровьего молока постоянно изменяется под влиянием ряда факторов: породы и возраста животных, стадии лактации, режимов и типов кормления, условий содержания, моциона и техники доения, состояния здоровья, индивидуальных особенностей и т.д.
Поэтому в стране осуществлен переход с января 2010 г. на новый техрегламент на сырое молоко [1], установлены единые жесткие требования к безопасности молока, процессам его переработки и хранения, перевозки, реализации, а также предупреждения действий, вводящих в заблуждение его качества.
В настоящее время технология электрохимической активации как вариант, позволяющий изменять свойства и качество молока, снижающий микробную обсемененность и кислотность, имеет большое практическое значение для молочного скотоводства и определяет актуальность разработок [2, 3].
Молоко относится к числу особо скоропортящихся продуктов, срок хранения которого при температуре 0…8°C не превышает 36 часов.
В химическом составе коровьего молока наибольший удельный вес занимает вода (87,5%), на остальные более 160 компонентов (белки, липиды, углеводы, макро-, микроэлементы, ферменты, витамины, пигменты, гормоны и посторонние химические вещества) приходится 12,5% [4].
Большая часть воды в молоке находится в свободном состоянии (83-86%). Она является растворителем органических и неорганических соединений и как растворитель участвует во всех биохимических процессах.
В сборном молоке от большого стада коров за среднюю нормальную кислотность можно принять 17-18°Т. В некоторых случаях встречается кислотность до 25-26°Т, она наблюдается чаще в летнее время, когда скот пасется на мокрых пастбищах или выпасах с кислыми злаками [5].
Известен способ стабилизации водного раствора с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами за счет введения растворимых аминокислот.
Стабилизатор по способу представляет собой аминокислоту, выбранную из группы, включающей глицин, серин, треонин, тирозин, аспарагин, глутамин в количестве не менее 0,01 мас. %, и обеспечивает длительное сохранение полезных качеств, предотвращает окислительную и микробиологическую порчу продуктов [6].
3
Основными белками молока, включающими аминокислоты, являются казеин, альбумин и глобулин. Поскольку казеин находится в коллоидном состоянии и практически нерастворим в воде, то он не может служить стабилизатором. В свою очередь, сывороточные белки (табл. 1) растворимы в плазме молока [4] и именно их концентрация α-лактоальбуминов и β-лактоглобулинов, составляющих в среднем 0,57 мас. %, по нашему мнению, служит стабилизаторами титруемой кислотности °Т и уровня обсемененности не более 8000 колонообразующих единиц КОЕ/см при катодной электорохимической активации молока с параметрами его раскисления - pH 6,5-8,8 и редокс-потенциалом Eh не выше минус 550 мВ.
В контексте изобретения [6] молоко с указанными аминокислотами-стабилизаторами (табл. 1) одновременно демонстрируют биологическую и химическую активность, проявляющуюся в противомикробной и противогрибковой свойствах.
В зависимости от режима электрообработки общая микробная обсемененность, как правило, значительно снижается [3, 6].
С целью исследования возможности интенсификации процесса электрохимической обработки молока проведена серия опытов на электрохимическом активаторе проточной конструкции. Полученные результаты (табл. 2) свидетельствуют о том, что, регулируя режим электрохимической обработки с учетом исходных параметров, можно обеспечить эффективный процесс обработки в активаторах непрерывного действия [3, 7, 10].
Известно устройство для восстановления кислого молока [7], включающего электролитические элементы модульного типа [8].
С целью повышения производительности электролитического элемента [8] предлагается поступление молока в камеру катода осуществлять по спирали путем расположения впускных и выпускных патрубков по касательной к цилиндрической поверхности камеры [10].
Значения раскисленности молока pH ниже 10,5 и редокс-потенциала Eh меньше минус 550 мВ не обладают неблагоприятным действием и не вызывают токсического эффекта [9].
При изготовлении проточных электроактиваторов для молока, разрешенных к применению, используют стойкие материалы. В частности, для изготовления катодов - титан, анодов - платину, спецпокрытия, сверхчистый графит, для диафрагм используют спецкерамику [12].
Как показали результаты испытаний, при применении в качестве электродов неблагородных металлов, в частности железа, нержавеющей стали и никеля, при электролизе они растворяются без выделения кислорода. На электродах из титана процесс электролиза прекращается через 5-7 с вследствие пассивации титана. На графитовых электродах происходит интенсивное газовыделение смеси кислорода и углекислого газа [13].
Электрохимически обработанное раскисленное молоко представляет собой однородную жидкость без осадка и отстоя, не имеет несвойственных молоку запахов и вкуса. Цвет остается белым. Органолептические свойства и состав молока соответствуют стандартам [1].
Катодная электрохимическая активация молока проточным элементом модульного типа [10], выполняя роль раскислителя молока до стандартной кислотности, стабилизирует полезные свойства молока за счет растворимых сывороточных белков в коровьем молоке.
Литература
1. Федеральный закон «Технический регламент на молоко и молочную продукцию» от 12 июня 2008 года №88-ф3.
2. Бахир В.М., Цикоридзе Н.Г., Спектор Л.Е. и др. Электрохимическая активация водных растворов и ее технологическое применение в пищевой промышленности. Тбилиси: ГрузНИИНТИ, вып. 3, сер. «Пищевая промышленность», 1988, 81 с.
3. Алехин С.А. Предварительные исследования униполярного электрохимического воздействия на молоко / Ташкент: Научно-производственная фирма «Эсперо» УзФ ЦЭНДИСИ, 1988, 44 с.
4. Барабанщиков Н.В. Качество молока и молочных продуктов. М.: Колос, 1980. 255 с.
5. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984, 344 с.
6. Патент на изобретение №2234945 РФ Стабилизатор водного раствора и водосодержащего сырья с самопроизвольно изменяющимися окислительно-восстановительными свойствами / В.М. Дворников: опубликовано 27.08.2004 г. (прототип).
7. Установка по раскислению молока e-SUN МЕСМ-1. Производство OLTO Украина. Адрес в интернете http://olto.uapzom.net.
8. Патент на изобретение №2042639 РФ Устройство для электрохимической обработки воды / В.М. Бахир, Ю.Г. Задорожный: опубликовано 27.08.1995 г.
9. Торопков В.В., Альтшуль Э.Б., Торопкова Е.В. Токсикологическая и бактерицидная характеристика препарата католит // Электрохимическая активация: Тез. докл. и кратк. сообщ. Третьего международного симпозиума. - М., 2001. - С. 57-62.
10. Патент на изобретение №2503178 РФ Проточный электрохимический элемент модульного типа. / С.А. Мирошников, Х.Х. Тагиров, И.В. Миронова и др.: опубликовано 10.01.2014, Бюл. №1.
11. Gordon W., Ziegler J. Amino acids composition of crystalline - lactalbumin. Arch. Biochim and Diophys., V. 57, No. 1, 1955.
12. Кульский Л.А. Теоретические основы и технология кондиционирования воды. - Киев: Наукова думка, 1983.
13. Авторское свидетельство на изобретение №1261599 РФ Способ аэрации воды / В.Д. Гутыря, А.Д. Семенов и др.: опубликовано 07.10.86. Бюл. №37.