Способы выделения белков молока

Способы выделения белков молока

Романівські вівці www.vivci.kardash.com.ua

Соколова З. С. и др. Технология сыра и продуктов переработки сыворотки /З.С. Соколова, Л. И. Лакомова, В. Г. Тиняков. — М.: Агропромиздат, 1992.-335 с: ил.- (Учебники и учеб. пособия для высших учебных заведений).

РАЗДЕЛ IV . ТЕХНОЛОГИЯ ПРОДУКТОВ ИЗ СЫВОРОТКИ

Глава 22. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СЫВОРОТОЧНЫХ БЕЛКОВ

Проблема использования белковых веществ сыворотки обусловлена дефицитом полноценных белков в питании различных групп населения. Выделение белковых веществ из сыворотки позволяет получить белковые концентраты и молочные продукты высокой пищевой и биологической ценности. Пути извлечения сывороточных белков основаны на их физико-химических свойствах.

§71. Способы выделения сывороточных белков

Все сывороточные белки в соответствии со своей молекулярной структурой чувствительны к нагреванию, хотя и в различной степени. При нагревании начиная от 60°С и выше β-лактоглобулин распадается на мономеры, которые уже при температуре 75°С агрегируют за счет образования дисульфидных связей в виде высокомолекулярных белковых комплексов. α-Лактоальбумин в силу своей большой гидратированности более термостабилен, чем β-лактоглобулин. Повышенная устойчивость α -лактоальбумина к нагреванию обусловлена наличием в его молекуле большого количества дисульфидных связей.Альбумин сыворотки крови и иммуноглобулины денатурируют необратимо подобно β -лактоглобулину. Они выпадают в осадок уже при температуре 70°С. Протеозопептонная фракция — это наиболее термостабильная часть сывороточных белков. Протеозопептоны не осаждаются при рН 4,6 после нагервания до 95°С в течение 20 мин.

Для выделения белков из подсырной сыворотки наиболее широкое распространение получили тепловой, кислотный и кислотно-щелочной способы коагуляции сывороточных белков.

При нагревании подсырной сыворотки сывороточные белки начинают денатурировать при температуре 65°С, видимая коагуляция отмечается при 75-80°С, а оптимум соответствует 90-95°С. Однако после тепловой денатурации из подсырной сыворотки выделяется от 20 до 30% сывороточных белков.

Усиление тепловой денатурации белков происходит путем введения реагентов, сдвигающих реакцию среды сыворотки в кислую сторону. Подкисление подсырной сыворотки соляной кислотой до рН 4,5 позволяет выделить на 10% больше белка, чем при тепловой коагуляции. Кислотность рН 4,5 соответствует изоэлектрической точке α-лактоальбумина. Неполное выделение белковых фракций при кислотной коагуляции объясняется их неоднородностью и различием свойств.

Дальнейшего выделения сывороточных белков можно достичь путем раскисления подсырной сыворотки от рН 4,5 до рН 6,5. Подкисление и последующее раскисление доводят реакцию среды до изоэлектрической точки всех присутствующих в сыворотке белков. При этом выделяется 50-55% азотистых соединений. В сыворотке остаются практически растворимые небелковые азотистые соединения, такие, как мочевина, пептиды, аминокислоты, креатин и креатинин, аммиак, оротовая, мочевая и гиппуровая кислоты, которые не выделяются тепловой денатурацией и кислотно-щелочной коагуляцией.

Общее количество азотистых белковых соединений в сыворотке после осветления еще достаточно высокое. Оптимальный режим выделения сывороточных белков из подсырной сыворотки следующий: нагревание до температуры 90-95 °С, подкислсние до рН 4,5 ±0,1 и кислотности 30-35°Т, выдержка при данной температуре не менее 5 мин; раскисление до рН 6,0-6,5 и кислотности 10 — 15 °Т, выдержка не менее 15 мин.

При рН сыворотки 7,0 и выше и температуре 90-95 °С происходит заметное побурение сыворотки из-за образования меланоидиновых соединений, появление которых ускоряется при повышении температуры и щелочной реакции среды, поэтому раскислять сыворотку до рН выше 7,0 нецелесообразно.

Выделение белков из сыворотки протекает в две стадии: денатурация глобул (скрытый период коагуляции) и образование агломератов (собственно коагуляция). На количество выделившихся сывороточных белков, кроме температуры и рН среды, влияет время воздействия.

Денатурированные глобулы белка, обладая минимальной устойчивостью, склонны к агрегации. В течение нескольких минут от начала коа гуляиии они образуют хлопья неправильной формы полидисперсного состава. Линейные размеры частиц хлопьевидного осадка составляют 5-80 мкм, однако они нестабильны и в результате ортокинетической коагуляции укрупняются, образуя видимые хлопья, которые способны к агломерации.

Плотность сыворотки при 20°С равна 1022-1026 кг/м 3 , при температуре 90°С она значительно ниже — 1005 кг/м 3 . Плотность выделившихся хлопьев белка составляет 1045-1060 кг/м 3 и зависит от влажности осадка. Образовавшиеся хлопья сывороточных белков выделяют либо способом отстоя, либо центрифугированием. Способ отстоя прост и довольно широко используется в промышленности, но имеет ряд недостатков. Средняя скорость отстоя хлопьев белка составляет 0,0004 м/с. Необходимое время отстоя можно определить по формуле

— где τ — продолжительность отстоя, с; H — высота отстойника, м; γ₀ — скорость отстоя, м/с.

Способ отстоя не позволяет полностью очистить сыворотку от выделившегося белка (выделяется только 85% скоагулированного белка), кроме того, 10-15 % сыворотки теряется с осадком, что снижает выход готового продукта.

Кроме кислотно-щелочнши способа, эффективной является коагуляция хлоридом кальция, при которой степень выделения белков из подсырной сыворотки составляет свыше 50 %. Однако хлорид кальция можно применять только для свежей подсырной сыворотки.

При кислотно-щелочном способе выделения сыворотки вводятся реагенты, при этом сыворотка и белки обогащаются ими. Кроме того, реагенты вызывают частичный гидролиз белковых веществ.

Одним из направлений безреагентной коагуляции сывороточных белков является их выделение на стадии сгущения. При сгущении сыворотки до 28% сухих веществ степень коагуляции белка составляет 61,5 %,что почти на 10 % выше, чем при кислотно-щелочном способе. Кроме того, с белком удаляется до 20 % минеральных веществ.

Сывороточные белки, полученные в результате тепловой коагуляции, теряют по сравнению с нативными белками значительную часть своих ценных функциональных свойств, таких, как хорошая растворимость, влагоемкость, способность к образованию и стабилизации эмульсий, к связыванию и стабилизации жира, способность к пенообразованию и гелеобразованию.

Нативные сывороточные белки обладают следующими функциональными свойствами; они хорошо растворимы, гидрофильны, способны образовывать пену, эмульсии и гели.

Источник

способ выделения белков из молока

Изобретение относится к пищевой промышленности, в частности к способам выделения белков из молока. В молоко вводят коагулянт — оксихлорид алюминия (ОХА) и флокулянт — высокоанионный полиакриламид (ПАА), модифицированный путем воздействия микроволнового излучения. Характеристика излучения: частота 2,45 ГГц, мощность 100 Вт, продолжительность облучения раствора 12 секунд. Изобретение позволяет увеличить выделение белков из молока с сохранением их пищевой и биологической ценности; сократить длительность процесса; снизить расход добавляемого реагента. 1 табл.

Формула изобретения

Способ выделения белков из молока путем введения в него коагулянта оксихлорида алюминия (ОХА) и флокулянта — высокоанионного полиакриламида (ПАА), модифицированного путем воздействия микроволнового излучения (МВИ) 2,45 ГГц, мощностью 100 Вт и продолжительностью 12 с, в количестве флокулянта 2,8-3,2 мл.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к способам выделения компонентов молока.

Известен способ выделения белков из молока с применением в качестве реагента хлористый кальций. Испытания проводят с одновременным нагреванием молока до температуры, преимущественно равной 90-95°С, и выдержкой в течение 1-5 минут [1].

Недостатком данного способа является низкая степень выделения белка (60%); нагрев молока, что приводит к дополнительным затратам.

Наиболее близким аналогом предлагаемого изобретения является способ выделения белков из молока, включающий нагрев молока до 91-95°С, охлаждение, коагуляцию белков путем смешивания с молочной сывороткой. В качестве молочной сыворотки используют творожную сыворотку с кислотностью 85°Т (прототип) [2].

Недостатком данного способа является низкое количество выделенного белка (70%).

Задачей предлагаемого изобретения является увеличение полноты выделения белков из молока с целью их дальнейшего использования; снижение расхода добавляемого реагента.

Поставленная задача достигается путем введения в молоко коагулянта — оксихлорида алюминия (ОХА) и водорастворимого полимера высокоанионного полиакриламида (ПАА), модифицированного путем воздействия микроволнового излучения (МВИ). Характеристика МВИ: частота 2,45 ГГц, мощность 100 Вт, продолжительность облучения раствора флокулянта — 12 секунд.

Эксперимент проводят с молоком при комнатной температуре (рН 6,7-6,6). Для интенсификации процесса коагуляции одновременно с коагулянтом вводят небольшое количество флокулянта, вносимая доза коагулянта составляет 7,0-8,0 мл, а флокулянта 2,5-4,0 мл. Образующийся комплекс компонентов с ПАА выпадает в виде хлопьевидного осадка, который легко отделяется фильтрованием.

В результате этих процессов образуются своеобразные интерполимерные комплексы, состоящие из жировых и белковых компонентов, связанных между собой полимерными мостиками из макромолекул ПАА. Как показали исследования, добавленный первым коагулянт ОХА взаимодействует с отрицательно заряженными функциональными группами белка, в результате чего макромолекулярные цепи белка подвергаются конформационным изменениям. Это увеличивает доступность положительно заряженных участков белка для добавленного позже полиакриламида, обработанного МВИ, которое, в свою очередь, специфически воздействует на структуру макромолекул.

Пример 1. К 100 мл молока со значением рН 6,7-6,6, содержащего 2,8 г белка, при комнатной температуре вносят коагулянт ОХА 7,0-8,0 мл, перемешивают. Затем добавляют 2,5±0,2 мл водного 0,5%-ного раствора полиакриламида, модифицированного путем воздействия микроволнового излучения в течение 12 секунд. Для модификации флокулянта используют микроволновое излучение частотой 2,45 ГГц, мощностью 100 Вт. Образовавшийся хлопьевидный осадок отделяют фильтрованием. Степень извлечения белка при этом составляет 60%.

Пример 2. К 100 мл молока со значением рН 6,7-6,6, содержащего 2,8 г белка, при комнатной температуре вносят коагулянт ОХА 7,0-8,0 мл, перемешивают. Затем добавляют 3,0±0,2 мл водного 0,5%-ного раствора полиакриламида, модифицированного путем воздействия микроволнового излучения в течение 12 секунд. Для модификации флокулянта используют микроволновое излучение частотой 2,45 ГГц, мощностью 100 Вт. Образовавшийся хлопьевидный осадок отделяют фильтрованием. Степень извлечения белка при этом составляет 75%.

Пример 3. К 100 мл молока со значением рН 6,7-6,6, содержащего 2,8 г белка, при комнатной температуре вносят коагулянт ОХА 7,0-8,0 мл, перемешивают. Затем добавляют 4,0±0,2 мл водного 0,5%-ного раствора полиакриламида, модифицированного путем воздействия микроволнового излучения в течение 12 секунд. Для модификации флокулянта используют микроволновое излучение частотой 2,45 ГГц, мощностью 100 Вт. Образовавшийся хлопьевидный осадок отделяют фильтрованием. Степень извлечения белка при этом составляет 100%.

Результаты испытаний представлены в таблице.

Классы МПК:	A23J1/20 из молока, например казеина A23J3/08 молочные белки
Автор(ы):	Шевченко Татьяна Викторовна (RU) , Ульрих Елена Викторовна (RU) , Устинова Юлия Владиславовна (RU) , Темирев Александр Юрьевич (RU) , Кучкина Елена Валерьевна (RU)
Патентообладатель(и):	Шевченко Татьяна Викторовна (RU), Ульрих Елена Викторовна (RU), Устинова Юлия Владиславовна (RU), Темирев Александр Юрьевич (RU), Кучкина Елена Валерьевна (RU)
Приоритеты:

Таблица
Результаты испытаний
Реагент	Тип воздей- ствия	Концентра- ция коагулянта, %	Расход коагулянта мл	Концентрация флокулянта, %	Расход флокуля- нта мл	Степень выделения белка, %
коагулянт	флокулянт
Творожная сыворотка (по прототипу)	—	нагрев до 90-95°С	—	30,0	—	—	70
ОХА	Полиакриламид	МВИ	0,1	7,0-8,0	0,5	1,0-1,5	60
ОХА	Полиакриламид	МВИ	0,1	7,0-8,0	0,5	2,0-2,5	75
ОХА	Полиакриламид	МВИ	0,1	7,0-8,0	0,5	3,0-3,5	100

Как следует из таблицы, предлагаемый способ по сравнению с известным позволяет увеличить степень извлечения белка на 30%, снизить расход реагента.

1. Авторское свидетельство № 490458, кл. А23J 1/20; А23С 7/00.

2. Авторское свидетельство № 2030880, кл. A23J 1/20.

Источник