Исследование процесса выделения белков из концентрата молочной сыворотки

быть применена для удаления из экстракта цветных примесей, поскольку в отличии от мембраны на 10 кДа, не удерживает эти примеси. Указанное, может быть связанно с тем, что пигментные примеси с низкой молекулярной массой, сорбировались на угле, в случае, когда ультрафильтрацию проводили на мембране 10 кДа. Однако, возможно так же связывание фенольных соединений, которые, как известно, придают окраску водным растительным экстрактам, с молекулами углеводов, что приводит к увеличению молекулярной массы последних, из-за чего они задерживались на мембране 10 кДа. В этом случае необходимо исследовать возможные пути разрушения этих комплексов. Вопрос требует дальнейших исследований.

В ходе переработки топинамбура основную массу отходов составляют стебли. В данной работе исследованы различные способы выделения углеводов из стеблей топинамбура: температурное и ультразвуковое воздействие, причем в последнем случае процесс проводили в ультразвуковой ванне, а также в установке, с элементом стержневого типа. Стебли измельчали до частиц размером 3 - 5 мм. Процесс осуществляли при pH 2,0 и гидромодуле 15 (на сухой вес стеблей). Как видно из результатов, представленных на рис.2, наиболее эффективным способом выделения углеводов является тепловая обработка. Однако эффективность ультразвуковой обработки, особенно в случае использования установки с элементом стержневого типа, может быть значительно повышена при увеличении степени измельчения.

Таким образом, исследованные способы утилизации как жома, так и стеблей топинамбура с целью получения РУБК нельзя считать эффективными, поскольку концентрации углеводов после предобработки, а, следовательно, и концентрации биомассы, не высоки. Интенсифицировать данный процесс можно путем объединения двух этих видов отходов.

Список литературы

1. Фам Ань Кыонг. Получение белка одноклеточных из растительного сырья по малоотходной и энергосберегающей технологии: Дисс.. ..канд. техн. наук. - М., 1998.

2. Чепурной, И.П. Способ получения инулина/ И.П.Чепурной, С.М.Кунижев,

3.Н.Швецов и др.- Патент РФ 2121848.- 1998.

3. Мухамеджанова, Т.Г. Выделение инулина в процессе комплексной переработки топинамбура. Разработка технологического режима экстракции инулина и других фрук-тозанов из топинамбура. Отчет по НИР. - М., 1994.

4. Ebringerova, A. / A. Ebringerova, Z. Hromadkova // Ultrasonics Sonochemistry, 2002, Vol. 9..- Р. 225-229.

5. Run Cang Sun / Run Cang Sun, Jeremy Tomkinson // Ultrasonics Sonochemistry, 2002, Vol. 9.- Р. 85-93.

УДК: 577.112.083 О.В. Рытченкова

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКОВ ИЗ КОНЦЕНТРАТА МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ

The ultafiltration process of whey and molecular weight distribution of whey proteins were researched. . It has been observed that concentrate contains immunoglobulins, bovine whey albumin, lactoferrin and lactop-eroxidase, permeate contains a-lactalbumin and b-lactoglobulin. The precipitation of proteins in isoelectric point was researched. Two protein samples consisting of immunoglobulins and mixture of lactoferrin and lactoperox-

idase was obtained.

Исследованы процесс ультраконцентрирования молочной сыворотки и молекулярно-массовое распределение белков в концентрате и пермеате. Установлено, что в концентрате присутствуют сывороточный альбумин, лактоферрин, лактопероксидаза и имунноглобулины, а в пермеате - а-лактоальбумин, ß-лактоглобулин. Исследован процесс осаждения белков в изоэлектрической точке. Получено два белковых образца, один из которых представляет собой смесь иммуноглобулинов, а другой - смесь лакто-феррина и пероксидазы.

Молочная сыворотка - это побочный продукт молочной промышленности при производстве сыра и творога. Анализ отечественной и зарубежной литературы показывает, что проблема рационального использования молочной сыворотки не решена полностью ни в одной стране. В настоящее время до 50 % молочной сыворотки сливают в канализацию, тем самым создавая угрозу для окружающей среды. Между тем она является ценным белково-углеводным сырьем молочной промышленности. В среднем сыворотка содержит до 48-52 % сухих веществ молока и представляет собой, таким образом, продукт, включающий практически все составные части молока. Основные компоненты - это лактоза (молочный сахар), белки, витамины, минеральные вещества. Белки молочной сыворотки являются ценными биологически активными веществами и могут быть использованы в пищевой промышленности и фармацевтике. Основными белками молочной сыворотки являются лактоглобулин, лактоальбумин, лактоферрин, лактопероксидаза. Известно, что белки молочной сыворотки заметно снижают уровень холестерина в крови и обладают защитными функциями, в частности, лактоферрин обладает железосвязывающей способностью. Лактоферрин имеет важное значение для развития новорожденных детей, так как он предотвращает рост Е. coli, стафилококков, Candida albicans в организме и транспортирует необходимые для ребенка ионы железа. Иммуноглобулины обладают активностью антител против соответствующих антигенов.

В связи с этим, целью данной работы является получение концентрата молочной сыворотки, обогащенного белковыми веществами, а так же изучение его белкового состава. При проведении исследований использовались следующие методы:

1. Ультраконцентрирование молочной сыворотки в на ультраконцентрационном модуле с мембраной 15 кДа. В результате образуется две фракции: концентрат, обогащенный высокомолекулярными белками, и пермеат, обогащенный лактозой и минеральными веществами. Исходная молочная сыворотка содержала 5,9-6,0% сухих веществ (СВ) и 7% белков по СВ. Она была сконцентрирована в 4 раза и являлась объектом исследования.

2. Гель-хроматография для исследования молекулярного состава концентрата и пермеата. Были использованы колонки, заполненные сефадексом с различными размерами пор (G-200, G-75, G-50, G-25).

3. Осаждение белка при нескольких значениях рН для определения условий максимального осаждения отдельных фракций белка. Для этого добавляли по каплям концентрированный раствор гидроксида натрия до установления в пробах значений рН в интервале: 5,0 - 9,0 с шагом 0,5.

4. Определение белка колориметрическим методом Лоури, который основан на качественных реакциях на белки и образование окрашенных в синий цвет продуктов.

5. Определение сырого протеина методом Кьельдаля.

На первом этапе исследования была изучена возможность концентрирования молочной сыворотки. Было установлено, что концентрирование молочной сыворотки целесообразно проводить на полых волокнах, удерживающих вещества с молекулярными массами свыше 15 кДа. Определили, что максимально возможная степень концентрирования составляет 4, при этом селективность по белковым веществам составляет 66-70%. Таким образом, часть белков молочной сыворотки переходит и в пермеат. Поэтому на следующем этапе исследований было изучено молекулярно-массовое рас- 7 4 -

пределение белковых веществ в концентрате и в пермеате. Для этого использовали метод хроматографии на колонках, заполненных полимерным гелем. Полученные результаты представлены в таблице 1. Анализ полученных данных показывает, что в концентрате присутствуют сывороточный альбумин, лактопероксидаза и имунноглобули-ны, а в пермеате - а-лактоальбумин, в-лактоглобулин. Из литературных данных известны молекулярные массы и изоэлекрические точки этих белков, данные представлены в таблице 2.

Табл. 1. Молекулярно-массовое распределение белковых веществ в концентрате и в пермеате

Хроматография на колонке Молекулярный состав в концентрате Молекулярный состав в пермеате

0-25 27-29 кДа 16 кДа, 24-29 кДа

0-50 7-8 кДа 9-11 кДа

0-75 13-14 кДа

75-80 кДа, 100 кДа

0-200 25-26 кДа

Табл. 2. Характеристика важнейших белков молочной сыворотки

Название белка Молекулярная масса, Да Изоэлектрическая точка

а-Лактоальбумин 14 100 4,8

в-Лактоглобулин 18 200 4,9-5,4

Сывороточный альбумин 66 000 4,8

Лактоферрин 78 000 - 80 000 8,0-8,8

Лактопероксидаза 78 000 - 80 000 8,6-9,6

Имунноглобулины 150 000 - 900 000 5,8-7,3

га о о л £ Ш С

ш н О

а с

л н о о £ Н О

с с

<>

\ г '1

{ \ \ А А

V у

О. 0,7

С

В:

рН

Объем пробы, мл

Объем пробы, мл

Рис. 1. Зависимость степени осаждения белковых веществ в концентрате от рН

Рис. 2. Гель-хроматограмма белко- Рис. 3. Гель-хроматограмма белковой фракции, осажденной при рН 6,0 вой фракции, осажденной при рН на сефадексе С-200 9,0 на сефадексе С-200

Видно, что ультрафильтрация не позволяет селективно разделить белки. Поэтому, для их выделения мы использовали метод осаждения. На первом этапе было изучено влияние рН среды на степень осаждения белковых веществ на степень осаждения. Для повышения полноты процесса белки осаждали из водно - спиртового раствора. По-

0,6

0,5

0,4

0,3

0,2

0,1

лученные данные представлены на рис.1. Из рисунка 1 следует, что в исследуемом диапазоне рН наблюдается три пика: при рН 5, 6 и 9. Из литературных данных известно, что рН 9 соответствует изоэлектрической точке лактоферрина и лактопероксидазы, рН 6 - имунноглобулинам, рН 5 - лактоглобулину. Отсюда видно, что из концентрата целесообразно осадить имунноглобулины и лактоферрин вместе с пероксидазой. Осаждать лактоглобуллин нецелесообразно, в связи с тем, что его молекулярная масса составляет 18200 Да, и в концентрате его концентрация невысока. Данные белки были последовательно осаждены из концентрата, обработаны спиртом и высушены на воздухе. Молекулярно-массовый состав полученных изолятов был изучен методом гель-хроматографии на колонке, заполненной сефадексом G-200. Полученные результаты представлены на рисунках 2 и 3. На рисунке 2 максимальному пику соответствуют имунноглобулины, а на рисунке 3 - лактоферрину и лактопероксидазе.Выяснили, что содержание белка в изолятах 35-50%. Это говорит о том, что изоляты загрязнены минеральными примесями, то есть требуется дополнительная очистка диафильтрацией или переосаждением. Изолят, полученный при осаждении концентрата в рН 9,0, содержал смесь лактоферрина и лактопероксидазы, следовательно, требуется разделение этих белков. Ранее было описано, что пермеат содержит ценные белки, такие как а-лактоальбумин и ß-лактоглобулин. Возможность их выделения из пермеата будет предметом дальнейших исследований.

Список литературы

1. Залашко, М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки - М.: Агропромиз-дат, 1990.- 192 с.

2. Павлов, В.А. Резервы повышения эффективности переработки творожной сыворотки. Обзорная информация,-М.: АгроНИИТЭИММП, 1987. - 127 с.

3. Кравченко, Э.Ф. Использование молочной сыворотки в России и за рубежом/

3.Ф.Кравченко, Т.А.Волкова //Молочная промышленность - 2005.- № 4. - С. 15-19.

4. Храмцов, А.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки/ А.Г.Храмцов, П.Г.Нестеренко.-М.: Дели принт, 2004. - 587 с.

5. Храмцов, А.Г. Молочная сыворотка.- М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.

6. Kerstin Plate Isolation of bovine lactoferrin, lactoperoxidase and enzymatically prepared lactoferricin from proteolytic digestion of bovine lactoferrin using adsorptive membrane chromatography/ Kerstin Plate, Sascha Beutel, Heinrich Buchholz et al. //Journal of chromatography А. - 2006. - V.1117. - Р. 81-86.

7. Linda Pedersen Whey proteins as a model system for chromatographic separation of proteins/ Linda Pedersen, Jorgen Mollerup, Ernst Hansen et al. //Journal of chromatography B. -2003. - V.790. - Р. 161-173.

УДК: 577.112.083 Н.В. Хабибулина

Российский химико-технологический университет им. Д.И. Менделеева, Москва, Россия

ИЗУЧЕНИЕ КИНЕТИКИ НАКОПЛЕНИЯ И ИНАКТИВАЦИИ ИНГИБИТОРОВ ТРИПСИНА И ХИМОТРИПСИНА ИЗ БЕЛОГО ЛЕПЕСТКА. РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ СОЕВЫХ ИНГИБИТОРОВ ТРИПСИНА И ХИМОТРИПСИНА