Изучение основных параметров гидролиза лактозы ферментными препаратами

MANUFACTURE OF MILK PROTEINS USING MEMBRANE ULTRAFILTRATION WITH SEPARATE

SELECTION OF THE CONCENTRATE.

B.A. Lobasenko, A.G. Semenov

Summary. Process of the milk whey ultrafiltration with separate selection of a part of the concentrate for the protein extraction and mathematical models of this process are described. The calculation formula for the concentrate enrichment factor is resulted. The mathematical model of process of membrane productivity falling due to membrane pore blockage by the clots of gel is constructed.

Key words: membrane ultrafiltration, milk whey, mathematical model.

УДК 637.345:577.122.2

ИЗУЧЕНИЕ ОСНОВНЫХ ПАРАМЕТРОВ ГИДРОЛИЗА ЛАКТОЗЫ ФЕРМЕНТНЫМИ ПРЕПАРАТАМИ

A.B. КРУПИН, кандидат технических наук, генеральный директор ОАО «СДС-Алко»

О.В. КОЗЛОВА, кандидат технических наук, ведущий инженер

JI.C. СОЛДАТОВА, аспирант Кемеровский ТИПП Тел.: (3842) 735098

Резюме. Изучено влияние кислотности на процесс гидролиза лактозы в сыворотке. Определены оптимальные условия проведения гидролиза лактозы в молочной сыворотке ферментным препаратом ß-ra-лактозидазы.

Ключевые слова: лактоза, белково-углеводное сырье, ß-галактозидаза, ферментные препараты, дрожжи.

Первоочередные задачи перерабатывающих отраслей промышленности — преодоление спада производства путем рационального и комплексного использования сырья, особенно белково-углеводного, на основе разработки новых видов продукции и способов переработки, повышения качества и конкурентоспособности вырабатываемых продуктов. Особый интерес вызывают технологии производства напитков на основе молочной сыворотки.

Важный фактор, ограничивающий масштабы промышленной переработки молочной сыворотки,

— особенности ее компонентов, в частности лактозы (низкая сладость, растворимость и сбраживае-мость микроорганизмами). Разработка способов модификации лактозы, придающих сыворотке новые свойства, позволяет расширить возможности ее практического использования.

На сегодняшний день для каждого молочного объекта разработаны специальные препараты ß-ra-лактозидазы, наиболее эффективно гидролизующие лактозу на основе дрожжей Saccharomyces fragilis, Candida pseudotropicalis, Torulopsis versatilis, Streptococcus lactis, микроскопических грибов

Pénicillium terlikowskii, P. multicolor, P. canescens, Mucor pusillus, Altemaria ternis udp. [1,2, 3].

Цель наших исследований — изучение и подбор оптимальных параметров кислотности и температуры гидролиза лактозы ферментными препаратами.

Условия, материалы и методы. Исследования проводили в лаборатории научно-образовательного центра, созданного при Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности.

Объектом исследования служила молочная, под-сырная сыворотка, ферментный препарат/?-галакто-зидазы из дрожжей К. fragilis.

Оптимальные условия для гидролиза лактозы ферментными препаратами—титруемая кислотность 45...55 °Т и температура 32...45 °С. Поэтому для проведения исследований были выбраны значения титруемой кислотности — 45, 50 и 55 °Т, при которых активная кислотность (pH) молочной сыворотки равна 6,30; 6,12 и 5,25 соответственно и интервал температуры от 35 до 45 ± 1 °С.

Температурные параметры контролировали по общепринятым методикам. Активную кислотность измеряли на потенциометрическом анализаторе. Регулирование кислотности сыворотки проводили по методике, разработанной под руководством академика РАСХН А. Г. Храмцова [4].

Результаты и обсуждение. Анализ экспериментальных данных показывает, что степень гидролизации лактозы в молочной сыворотке в первые часы возрастает с увеличением концентрации фермента. Так, при дозе /?-галактозидазы 0,04 % в сыворотке с активной кислотностью 6,12 в течение 4 часов гидролизуется более 80 % лактозы (табл. 1), а при концентрации 0,02 % — 27 %. В образцах с активной кислотностью 6,50 при дозе /3-галактозидазы 0,02 % биологической трансформации лактозы в первые 4 часа вообще не отмечается. Использование препарата при pH сыворотки 5,25 оказалось нецелесообразным, поскольку даже в случае увеличения продолжительности процесса ферментации до 24 часов степень гидролиза лактозы вне зависимости от концентрации препарата не превышала 13 %.

Таблица 1. Влияние активной кислотности среды на степень гидролиза лактозы, %

Доза /?-галакто-зидазы, % Активная кислотность и продолжительность гидролиза

6,30 6,12 5,25

2ч Зч 4 ч 24 ч 2ч Зч 4 ч I 24 ч 2ч Зч | 4 ч 24 ч

0,02 0 0 0 97 0 27 27 83 0 0 0 0

0,04 16 20 54 97 70 73 81 83 13 13 13 13

0,06 27 51 70 97 70 81 83 89 13 13 13 13

0,08 40 83 89 97 70 89 89 97 13 13 13 13

В раскисленной сыворотке активность /3-галак-тозидазы, внесенной в повышенных концентрациях, также была выражена в меньшей степени, чем в образце с pH 6,12.

Таким образом, при прочих равных условиях наибольшее количество лактозы в сыворотке гидролизуется при концентрации ионов водорода 6,12, а оптимальной дозой фермента при продолжительности процесса 3-4 часа можно считать 0,04...0,06 %. Увели-

степень гидролиза лактозы достигается при 45±1°С

— 91 %. При 50°С активность ферментного препарата резко снижается. Степень гидролиза лактозы в этом случае не превышала 10... 12 % даже при продолжительности процесса 24 ч.

Выводы. Таким образом, в результатах проведенных исследований установлено, что наилучшие условия проведения гидролиза лактозы в молочной сыворотке ферментным препаратом /3-галак-

Таблица 2. Влияние температуры на степень гидролиза лактозы, %

Доза (S-галакто-зидазы, % Температура фе рментации и продолжительность гидролиза

35±1°С 40±1°С 45±1°С

2ч Г Зч 4 ч 24 ч 2ч Зч 4 ч | 24 ч 2ч Зч 4 ч 24 ч

0,02 0 16 20 83 0 27 27 83 46 46 46 97

0,04 59 67 75 97 70 73 81 83 51 91 91 97

0,06 65 70 78 97 70 81 83 89 54 91 91 97

0,08 70 78 91 97 70 89 89 97 56 91 91 97

чение концентрации препарата не целесообразно в тозидазы создаются при активной кислотности

связи с его высокой стоимостью. среды pH 6,12 и температуре ферментации —

Мы установили, что при температуре 35±1°С и 45± 1 °С. Оптимальная доза вносимого препарата

рекомендованной нами концентрации фермента 0,04...0,06 %, продолжительность процесса 4 часа.

(0,04...0,06 %) за 4 часа гидролизуется 75...78 % лак- Полученные данные можно использовать при раз-

тозы (табл. 2). При температуре 40±1°С величина работке технологии изготовления тонизирующих

этого показателя составляет 81...83 %. Наибольшая сывороточных напитков.

Литература

1. Беднева Г.Е., А.Д. Петрунина Новые технологии в дрожжевой промышленности// Пищевая промышленность. Серия 24 «Спиртовая, дрожжевая и ликероводочная промышленность». Обзорная информация,- М.: АгроНИИТЭИПП, 1994,- вып. 2,- 24 с.

2. Залашко М.В. Биотехнология переработки сыворотки.- М.: Агропромиздат, 1990,- 192с.

3. Коновалова С.А. Биохимия дрожжей,- М.: Пищевая промышленность, 1980.- 21 с.

4. Скоупс Р. Методы очистки белков. — М.: Мир, 1985. — 358с.

STUDYING BASIC PARAMETERS OF LACTOSE HYDROSIS BY FERMENT PREPARATIONS

A.V. Krupin, O.V. Kozlova, L.S. Soldatova

Summary. The paper considers the basic tasks of food industry in providing population with products of functional destination while discussing development of technologies of producing drinks for functional and dietary foods. It examines the influence of acidity on the process of lactose hydrolysis in whey. It determines optimal conditions for carrying out lactose hydrolysis in milk whey by ferment preparation в-galactosidase.

Key words: lactose, protein carbohydrate raw stuff, /З-galactosidase, ferment preparations, yeast.

ВНИМАНИЮ СОИСКАТЕЛЕЙ УЧЕНЫХ СТЕПЕНЕЙ И ДРУГИХ ЗАИНТЕРЕСОВАННЫХ ЛИЦ!

Редакция журнала «Достижения науки и техники АПК» издает монографии и другую книжную продукцию с редактированием и всеми выходными данными.

Цены договорные.

Заявки отправлять по адресу: 101000, г. Москва, Моспочтамт, а/я 166.

Тел.: (495) 557-13-01, (916) 241-63-43 E-mail: agroapk@mail.ru