Одним из актуальных направлений глубокой переработки молочного сырья фракционирование его компонентов с сохранением нативных свойств и использование их для непосредственного употребления в пищу или в составе пищевых продуктов с целью обогащения рациона биологически активными веществами.

В связи с этим актуальным является выделение из подсырной сыворотки биологически активных веществ, в частности ангиогенина, обладающего полифункциональными свойствами.

В Московском государственном университете прикладной биотехнологии из подсырной сыворотки методом ионообменной хроматографии была получена обогащенная ангиогенином белковая фракция, которая может быть использована БАД (биологически активной добавки) ангиогенина. Был проведен ее комплексный анализ, в частности, исследованы ее физико-химические, теплофизические и структурно-механические свойства.

Основные физико-химические и теплофизические показатели представлены ниже.

Исследование растворов белковых фракций, обогащенных ангиогенином в воде и в фосфатном буфере, показало, что они ведут себя как ньютонновские жидкости , величина динамической вязкости при температура 20 ˚С составила соответственно 1,03±0,005 и 1,05±0,005 Па∙с∙10^-3.

Структурно-механические свойства фракции в глицерине исследовали путем определения зависимости изменения предельного напряжения сдвига θ (кривые течения) и вязкости (η) от скорости сдвига D. Известно, что реологические показатели зависят от температуры и скорости сдвига.

Кривые течения раствора белковой фракции в глицерине снимали при температурах, ˚С: 1 – 0, 2 – 10, 3 – 20 в диапазоне градиента скорости сдвига от 3 до 1312 с^-2. Зависимость предельного напряжения сдвига θ от скорости сдвига D носит нелинейный характер, поэтому не может быть описан законом Ньютона (рис. 2.60.).

Рисунок 2.60.

Рисунок 2.60. – Кривые течения раствора белковой фракции, обогащенной ангиогенином, в глицерине

В числе биотехнологических свойств белковой фракции, обогащенной ангиогенином, исследовано влияние последнего на молочнокислую микрофлору, применяемую при выработке кисломолочной продукции. В частности исследовано влияние ангиогенина на динамику развития чистых культур Lbm. acidophilum, Lbm. bulgarigum, Lac. lactis subsp. cremoris и Str. thermophilus. В ходе исследования было установлено, что добавление к культивируемой молочной среде белковой фракции молока, обогащенной ангиогенином, незначительно снижает прирост биомассы молочнокислых культур, но ингибирующего действия не оказывают. В качестве иллюстрации данного эксперимента представлены результаты исследований с чистой культурой Lbm. bulgarigum (рис. 2.61.).

Рисунок 2.61.

Рисунок 2.61. – Влияние ангиогенина на развитие Lbm. bulgarigum. В – чистая культура Lbm. bulgarigum, В₁ – Lbm. bulgarigum с добавление белковой фракции, обогащенной ангиогенином, в количестве 0,1 % от объема питательной среды, В₂ – Lbm. bulgarigum с добавление белковой фракции, обогащенной ангиогенином, в количестве 1 % от объема питательной среды

Исследован аминокислотный состав белковой фракции, обогащенной ангиогенином, на аминокислотном анализаторе.

Рассчитанный аминокислотный скор незаменимых аминокислот обогащенной фракции (табл. 2.41.) свидетельствует о том, что имеется дефицит только валина и изолейцина, содержание метионина практически соответствует идеальному белку, а других аминокислот – превышает таковой почти на 50 %.

Таблица 2.41.

Полученные данные позволяют сделать вывод о достаточно высокой биологической ценности полученной фракции.

Комплексные исследования белковой фракции, обогащенной ангиогенином, позволили определить физико-химические, теплофизические и структурно-механические характеристики, которые могут быть применены в теплообменных, гидравлических и других инженерных расчетах, играющих ключевую роль в разработке промышленного процесса получения ангиогенина и его аппаратурного оформления. Результаты исследования технологических свойств и биологической ценности обогащенной ангиогенином белковой фракции позволяют рекомендовать ее в качестве БАД при выработке молочных, в том числе и кисломолочных, продуктов.

Оценивая молекулярно-ситовые способы разделения молочной сыворотки, необходимо отметить, что теоретические основы и аппаратурное оснащение этих процессов постоянно совершенствуется, промышленное их использование постоянно расширяется. Наиболее целесообразным представляется комбинация мембранных методов, позволяющая использовать для производства продуктов все компоненты молочной сыворотки. Сравнительный состав сывороточных концентратов, полученных мембранными методами, приведен в табл. 2.42.

Таблица 2.42.

В зависимости от направлений использования белковых концентратов выбирается метод обработки молочной сыворотки или их комбинация.

Контрольные вопросы и задания к главе 2

1. Перечислите основные методы обработки молочной сыворотки.

2. Перечислите тепловые методы обработки молочной сыворотки. Какова их целесообразность?

3. Каково назначение и основные параметры процесса пастеризации?

4. Опишите процесс охлаждения. Назначение его и аппаратурное оформление.

5. В чем заключается тепловая коагуляция сывороточных белков? Каковы параметры этого процесса?

6. Охарактеризуйте центробежные методы обработки молочной сыворотки и их аппаратурное оформление.

7. Опишите процесс сепарирования молочной сыворотки. Его основные технологические параметры.

8. Опишите процесс очистки сыворотки от хлопьев белка.

9. В чем смысл и необходимость процессов консервирования молочной сыворотки? Основные способы консервирования.

10. Какие консерванты используются для консервирования молочной сыворотки?

11. Опишите процессы сгущения и сушки молочной сыворотки как способы ее консервирования.

12. Дайте сравнительный анализ преимуществ и недостатков вакуум-аппаратов циркуляционного и пленочного типов.

13. Изобразите принципиальную схему вакуум-выпарной установки.

14. Какие факторы влияют на коэффициенты теплоотдачи в калоризаторе и вакуум-аппарата?

15. Объясните целесообразность применения и принцип действия пеногасителей.

16. Изобразите принципиальную схему процесса криоконцентрирования.

17. Перечислите основные биологические методы обогащения молочной сыворотки.

18. Охарактеризуйте методы обработки молочной сыворотки микроорганизмами.

19. Охарактеризуйте методы обработки молочной сыворотки дрожжами.

20. Охарактеризуйте методы обработки молочной сыворотки ферментными препаратами.

21. Расскажите о микробном синтезе витаминов, жира, ферментов, антибиотиков с использованием в качестве сырья молочной сыворотки.

22. Объясните цель и способы обработки молока и молочной сыворотки пектином.

23. Расскажите о мембранных методах обработки молочной сыворотки.

24. В чем общее и различия методов микрофильтрации, ультрафильтрации, обратного осмоса?

25. Расскажите о процессе электродиализа и о его применении при обработке молочной сыворотки.

26. В чем состоят основные способы санитарной обработки мембран?

27. Расскажите о методах ионного обмена и его применении при обработке молочной сыворотки.

28. Изложите преимущества криоконцентрирования по сравнению с выпариванием.

29. Какие виды дестабилизации консистенции характерны для сгущенной до массовой доли сухих веществ 40 % молочной сыворотки?

Глава 3