ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ МОДИФИКАЦИИ УФ-КОНЦЕНТРАТА ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ - Студенческий научный форум

V Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2013

ОПТИМИЗАЦИЯ УСЛОВИЙ ФЕРМЕНТАТИВНОЙ МОДИФИКАЦИИ УФ-КОНЦЕНТРАТА ПОДСЫРНОЙ СЫВОРОТКИ

Пименов Ю.А., Анпилогова Е.В., Мельникова Е.И., Богданова Е.В.
 Комментарии
Текст работы размещён без изображений и формул.
Полная версия работы доступна во вкладке "Файлы работы" в формате PDF
Практически все действующие производства в пищевой промышленности, равно как и в других отраслях, работают не в оптимальных режимах и имеют существенные резервы по снижению себестоимости, энерго- и ресурсосбережению, повышению производительности и качества продукции, сокращению количества отходов производства и другим показателям.

Учитывая проблему, связанную с дефицитом молочного сырья, все большую актуальность приобретает вопрос о его рациональном использовании. Молокоперерабатывающие предприятия в большинстве своем сливают молочную сыворотку, образующуюся в процессе производства молочных продуктов в канализацию, как отходы производства, что является негативным как с экологической точки зрения, так и с экономической. Решением проблемы переработки молочной сыворотки является применение мембранных технологий, а именно ультрафильтрации. Однако, благодаря современным биотехнологическим приемам в комплексе с традиционными методами, можно создавать уникальные по своему составу и свойствам ферментированные функциональные продукты с контролируемым химическим составом, заданными физиолого-биохимическими свойствами.

На базе Воронежского Университета Инженерных Технологий было предложено применение метода ферментативной модификации УФ-концентрата подсырной сыворотки для получения белковой композиции функциональной направленности.

С целью улучшения реологических свойств полученного УФ-концентрата подсырной сыворотки нами осуществлена ферментация в присутствии β-трансглютаминазы, активностью 250 ед./г. Этот фермент воздействует исключительно на протеины, катализируя реакцию формирования специфической изопептидной связи между γ-карбоксиамидной группой глутамина и ε-аминогруппой лизина, что усиливает пептидные связи и стабилизирует структуру белка. Трансглютаминаза связывает белки на молекулярном уровне: в организме человека формирует высокомолекулярные структуры протеина, способствует образованию поперечных связей между молекулами белка. Обладает особым свойством: соединяет между собой протеиновые цепи, и как бы вновь «склеивает» их. Применяется для улучшения функциональных свойств белков – их биологической ценности, структуры, вкуса и продолжительности хранения.

В качестве основных факторов, влияющих на процесс, нами выбраны: X1– температура (45-65 °С); X2продолжительность ферментации (45-120, мин); X3 – расход фермента (0,002-0,078 ед./г. белка). Критерий оценки оптимизации процесса биоконверсии – вязкость полученной после ферментативной обработки смеси (мПа∙с). Интервалы изменения входных параметров выбирали с учетом химического состава и свойств исходного сырья (табл.1).

Таблица 1 - Пределы изменения входных параметров

Условия планирования ферментации

Предел изменения факторов

X1, °С

X2, мин

X3, ед./г. белка

Основной уровень

Интервал варьирования

Верхний уровень

Нижний уровень

Верхняя «звездная точка»

Нижняя «звездная точка»

55

5

60

50

65

45

90

45

105

75

120

60

0,038

0,02

0,058

0,02

0,078

-2∙10-3

Для построения математических моделей выбран полный факторный эксперимент 23. Порядок экспериментов рандомировали с учетом таблицы случайных чисел, что исключало влияние неконтролируемых параметров на получаемые результаты. Программа исследований была заложена в матрицу планирования эксперимента.

При обработке экспериментальных данных применяли следующие статические критерии: проверка однородности дисперсий – критерий Кохрена; значимость коэффициентов уравнения регрессии – критерий Стьюдента; адекватность уравнения – критерий Фишера. В результате статической обработки экспериментальных данных получено уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс биоконверсии белка в УФ-концентрате подсырной сыворотки под влиянием учитываемых факторов:

Y = 9,59 + 0,29 X1 - 0,67 X2 + 0,46 X3 – 0,09 X1 X2 – 0,16 X1 X3 +

+ 0,19 X2 X3 – 0,83 X12 + 0,05 X32

При анализе полученного нелинейного уравнения выделяли факторы, оказывающие влияние на процесс. Знаки «-» и «+» перед соответствующими коэффициентами означают, что максимальная вязкость будет получена при повышении температуры и увеличении содержания фермента.

По результатам ридж-анализа установлены оптимальные условия биоконверсии УФ-концентрата подсырной сыворотки: температура 55°С, продолжительность процесса 1,5 часа, расход фермента 0,038 ед./г. белка (активность 250 ед./г.).

Полученная композиция характеризуется высокой пищевой и биологической ценностью, поскольку содержит 2,6 % сывороточных белков, легко усваиваемых организмом человека. Модифицированный УФ-концентрат подсырной сыворотки может быть применен для производства кисломолочных продуктов функциональной направленности, а также повышения выхода белковых продуктов.

Просмотров работы: 1753