Инженерия

Аграрный вестник Урала № 8 (114), 2013 г.
Инженерия
ИССЛЕДОВАНИЕ ФЕРМЕНТАТИВНОГО ГИДРОЛИЗА БЕЛКОВ
МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ И РАЗРАБОТКА БИОАКТИВНОГО
КОМПОНЕНТА ДЛЯ СПОРТИВНОГО ПИТАНИЯ
Е. И. Петрова,
аспирант,
Н. Б. Гаврилова,
доктор технических наук, профессор, Омский государственный
аграрный университет имени П. А. Столыпина
644008, г. Омск,
Институтская пл., 2;
тел.: 8 (3812) 65-11-46,
8 (3812) 65-17-35;
e-mail: [email protected]
Положительная рецензия представлена О. В. Пасько, доктором технических наук, профессором кафедры технологии
продуктов питания и сервиса, деканом технологического факультета Омского экономического института.
Развитие физической культуры и спорта является одним из приоритетных направлений социальной
политики государства. Рацион питания спортсменов
должен соответствовать их физическим и эмоциональным нагрузкам, видам спортивной деятельности, индивидуальным физиологическим особенностям каждого спортсмена, режимам спортивной подготовки [1].
Немаловажную роль в рационе спортсмена
играют белки, основная роль которых заключается в использовании их как строительный материал в
организме, необходимый для роста и поддержания
структурной целостности активно функционирующих органов и тканей. Наиболее ценнейшими биологическими свойствами обладают сывороточные
белки. Они содержат оптимальный набор жизненно
необходимых аминокислот и с точки зрения физиологии питания приближаются к аминокислотной шкале
«идеального» белка. Для ускорения обмена веществ в
организме необходимо, чтобы белки поступали в виде
короткоцепочных пептидов и аминокислот. Одним из
перспективных направления получения свободных
аминокислот и короткоцепочных пептидов является гидролиз белкового сырья с целью производства
белковых гидролизатов — продуктов, содержащих
ценные биологически активные соединения: полипептиды и свободные аминокислоты [3].
При ферментативном гидролизе белков сохраняются все аминокислоты, содержащиеся в сырье,
в том числе такие дефицитные, как триптофан и лизин, которые разрушаются при кислотном гидролизе.
Таким образом, разработка новых полифункциональных добавок, изыскание путей их применения, совершенствование существующих технологий
и расширение ассортимента пищевых продуктов, в
том числе специального назначения, решат многие
проблемы современных отраслей пищевой промышленности [2, 3]. Одним из путей решения этой проблемы является обогащение продуктов питания гидролизатами молочных белков. Исследования процесса
гидролиза является перспективным направлением
и активно изучается многими научными школами
страны. Установлено, что перспективным направлением является неполный гидролиз белков. Исследования в указанной области являются важным звеном
в решении фундаментальной проблемы обеспечения
организма полноценным белковым питанием. Продукты, в состав которых будет входить гидролизаты
молочных белков, позволят существенно повысить
их пищевую и биологическую ценность, что особенно важно при организации спортивного питания
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Цель и методика исследований.
Цель научной работы заключается в проведении
исследования процесса ферментативного гидролиза
белков сухой молочной сыворотки (СМС), определении его оптимальных параметров и разработке биоактивного компонента для спортивного питания.
В работе использованы следующие объекты
исследований:
— молоко обезжиренное — сырье, не ниже I-го
сорта по ГОСТ Р 53503-2009;
— сухая молочная сыворотка по ГОСТ Р 53492-2009;
— ферментативный препарат «Панкреатин-ЛекТ»
ОАО «Тюменский химико-фармацевтический завод».
Применялись стандартные методы исследования: активная кислотность по ГОСТ 26781, аминный
азот по ГОСТ 29311, органолептическая оценка по
ГОСТ 2293, степень гидролиза определяли путем нахождения соотношения количества общего азота к
аминному.
Результаты исследований.
Для достижения цели исследования проведены
три серии экспериментов по изучению процесса частичного гидролиза СМС, восстановленной обезжиренным молоком до массовой доли сухих веществ
30 % (опыт 1), 40 % (опыт 2), 50 % (опыт 3) при следующих условиях: серия 1 — количество фермента
0,1 % от массовой доли сухих веществ, серия 2 —
количество фермента 0,5 % от массовой доли сухих
веществ, серия 3 — количество фермента 1,0 % от
массовой доли сухих веществ. Температура была постоянной и составляла 45–50 оС.
В опытных образцах контролировали активную
кислотность, массовую долю общего и аминного
азота, исходя из полученных данных, рассчитывали
степень гидролиза. Шаг измерений составлял 1 час,
результаты проведенных исследований представлены в табл. 1.
Анализ экспериментальных данных, приведенных в табл. 1, свидетельствуют о достаточной активности процесса гидролиза во всех опытных образцах в течение четырех часов с последующей его
стабилизацией.
Графическое изображение расчетных данных,
определения степени гидролиза опытных образцов,
представлено на рис. 1, 2 и 3.
Анализ графических зависимостей, представленных на рис. 1, 2 и 3, позволяет видеть, что степень
гидролиза при всех количественных дозировках фермента была выше в опытном образце 3 с массовой
долей сухих веществ 50 %. Органолептические показатели полученных гидролизатов представлены
в табл. 2.
33
Аграрный вестник Урала № 8 (114), 2013 г.
Инженерия
Образец
1ч
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
6,19
6,18
6,16
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
6,19
6,17
6,16
Опыт 1
Опыт 2
Опыт 3
6,19
6,17
6,16
Таблица 1
Динамика активной кислотности и массовой доли аминного азота в опытных образцах
Активная кислотность, ед. рН
Массовая доля аминного азота, %
2ч
3ч
4ч
5ч
1ч
2ч
3ч
4ч
5ч
Серия 1 — 0,1 % фермента
5,98
5,95
5,90
5,83
0,08
0,12
0,19
0,23
0,23
5,93
5,91
5,86
5,78
0,10
0,17
0,26
0,29
0,30
5,86
5,82
5,80
5,76
0,15
0,26
0,34
0,40
0,41
Серия 2 — 0,5 % фермента
5,98
5,94
5,90
5,83
0,08
0,13
0,19
0,23
0,23
5,93
5,91
5,83
5,78
0,11
0,18
0,26
0,30
0,30
5,86
5,79
5,76
5,75
0,15
0,26
0,35
0,41
0,41
Серия 3 — 1,0 % фермента
5,98
5,94
5,88
5,82
0,08
0,14
0,20
0,24
0,24
5,92
5,91
5,83
5,78
0,11
0,19
0,26
0,30
0,30
5,83
5,76
5,73
5,73
0,15
0,28
0,36
0,42
0,42
Рисунок 1
Зависимость степени гидролиза опытных образцов
от времени (0,1 % фермента)
Рисунок 2
Зависимость степени гидролиза опытных образцов
от времени (0,5 % фермента)
Сухая молочная сыворотка (СМС)
Обезжиренное
молоко
Восстановление СМС до массовой
доли сухих веществ 50 %
t = (50 ± 5) °С, τ = (30,0 ± 5,0) мин
Пастеризация
t = (95 ± 2) °С, τ = (15–20) мин
Рисунок 3
Зависимость степени гидролиза опытных образцов
от времени (1 % фермента)
На основании результатов исследования и оценки
технических и экономических перспектив использования полученных гидролизатов, установлены параметры их производства (рис. 4).
Таким образом, получены образцы гидрозатов сухой молочной сыворотки следующего химического
состава: белки (8,60 ± 0,05) %, жиры (0,90 ± 0,05) %,
углеводы (40,0 ± 0,2) %, зола (1,08 ± 0,02) %, для использования в качестве биоактивных компонентов
в спортивном питании.
34
Фермент
Ферментативный гидролиз
сывороточных белков
t = (45–50) °С, τ = (4,5 ± 0,5) ч
Охлаждение гидролизата
t = (4–6) °С
Хранение до использования
в спортивном питании
Рисунок 4
Блок-схема получения гидролизата для спортивного питания
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
Аграрный вестник Урала № 8 (114), 2013 г.
Инженерия
Наименование
показателя
Вкус
Запах
Цвет
Внешний вид
Таблица 2
Органолептические показатели гидролизатов сухой молочной сыворотки
Гидролизат СМС с массовой
Гидролизат СМС с массовой до- Гидролизат СМС с массовой
долей сухих веществ 30 %
лей сухих веществ 40 %
долей сухих веществ 50 %
Сывороточный, с легким привкусом горечи
Сывороточный
Светло-кремовый
Светло-кремовый
Кремовый
Жидкость, состоящая из частиц сухой сыворотки
Выводы. Рекомендации.
1. На основании экспериментальных данных
определены оптимальные параметры процесса частичного ферментативного гидролиза сухой молочной сыворотки: температура (45–50) °С, продолжительность (4,5 ± 0,5) ч, дозировка ферментативного
препарата 0,1 % от массы белкового продукта, подвергаемого гидролизу.
2. Разработанная технология получения гидролизата сывороточных белков — биоактивного компонента для спортивного питания.
Литература
1. Гаврилова Н. Б., Петрова Е. И. Технология продуктов для питания спортсменов на молочной основе. Молочная промышленность Сибири : сб. тезисов VIII-го Специализированного конгресса. Барнаул, 2012. С. 55–57.
2. Курбанова М. Г., Разумникова И. С., Просеков А. Ю. Белковые гидролизаты с биологически активными пептидами
// Молочная промышленность. 2010. № 10. С. 73–76.
3. Курбанова М. Г., Бабич О. О., Просеков А. Ю. Направленный гидролиз белков молока // Молочная промышленность. 2010. № 9. С. 70–72.
4. Храмцов А. Г. Феномен молочной сыворотки. СПб. : Профессия, 2011. 802 с.
www.m-avu.narod.ru
www.avu.usaca.ru
35