Исследование и разработка технологии извлечения белковых компонентов из творожной сыворотки низкотемпературными методами тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.18.04, кандидат наук Гунько, Павел Александрович

• Гунько, Павел Александрович
• кандидат наук
• 2014

Оглавление диссертации кандидат наук Гунько, Павел Александрович

ОГЛАВЛЕНИЕ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 Литературный обзор

1.1 Ресурсосберегающие технологии и обеспечение населения

продуктами питания

1.2Пищевая и биологическая ценность молочной

сыворотки

1.3 Современные технологии промышленной переработки молочной

сыворотки

1.4Перспективы низкотемпературных технологий переработки

молочной сыворотки

1.5 Заключение по обзору литературы. Цель и задачи исследований

ГЛАВА 2^остановка экспериментов и методы

исследований

2.Организация проведения экспериментальных исследований

2.2Методы и объекты исследований

2.зОписание экспериментальных установок

ГЛАВА зЭкспериментальная часть

2 1 Исследование свойств творожной сыворотки как исходного

сырья

2 2Исследование процессов разделительного вымораживания творожной сыворотки в емкостном криоконцентраторе, определение оптимальных режимов

З.эПроцессы выделения белка из творожной сыворотки

2 ^Физико-химические, теплофизические, органолептические и

микробиологические, показатели продуктов белка творожной сыворотки

3 .5 Определение сроков и условий хранения сывороточного белка

ГЛАВА практическая реализация результатов исследований

4 ^Разработка низкотемпературной технологии выделения белка

и концентрата лактозы из творожной

сыворотки

4 2?асчет экономических показателей производства концентрата лактозы сывороточного белка

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЯ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Исследование и разработка технологии извлечения белковых компонентов из творожной сыворотки низкотемпературными методами»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Рост населения Земли и повышение его уровня жизни требует постоянного увеличения производства продуктов питания. Однако расширение ресурсной базы для увеличения производства продовольствия в соответствии с требованиями потребителей ограничено. Поэтому актуальной проблемой пищевой промышленности, в настоящее время, является рост глубины переработки сырья для умножения количества и повышения качества пищевой продукции. От качества продуктов питания зависит здоровье и трудоспособность человека. Применение натуральных компонентов, для изготовления продуктов питания, растительного или животного происхождения стремительно вытесняется компонентами химического происхождения в виду дешевизны последнего. Лавина всевозможных химических вкусовых заменителей, вкусовых усилителей, пищевых красителей, консервантов, и так далее, а также всевозможные организмы, генотипы которых искусственно меняют при помощи метода генной инженерии, оказывают негативное воздействие на организм человека.

Одной из важнейших задач государственной политики является обеспечение населения полноценными в биологическим плане продуктами питания [1]. Этого можно достичь путем полной (безотходной) переработки пищевых продуктов.

Степень разработанности темы исследований. Объемные исследования по изысканию эффективных способов переработки вторичного молочного сырья -молочной сыворотки проводят ведущие специалисты Северо-Кавказского государственного технического университета, Всероссийского НИИ маслодельной и сыродельной промышленности, Ярославского государственного института качества сырья и пищевых продуктов. Огромный вклад изысканий по данной теме внесли такие выдающиеся ученые, как: А.Г. Храмцов, Г.Б. Гаврилов, В.Д. Харитонов, Л.А. Остроумов, И.А. Евдокимов, К.К. Полянский,

А.И. Гнездилова, Э.Ф. Кравченко, В.Г. Куленко, С.А. Рябцева и др. О переработке молочной сыворотки было отмечено в работах: Е.В Ульрих, М.С. Коваленко, H.H. Липатова, A.A. Розанова, П.Ф. Крашенинина, А.И. Чеботарева, O.A. Суюнчева и др.

Ими установлено, что реализация принципов безотходной технологии в молочной промышленности возможна только на основе комплексного использования всех компонентов молока для производства продуктов питания, либо раздельного извлечения их компонентов с последующей переработкой.

Промышленная переработка молока на принципах безотходной технологии, полное извлечение всех компонентов, рациональное использование промежуточных и побочных продуктов, снижение нормативных потерь за счет использования отходов являются важнейшими резервами увеличения объемов пищевых продуктов.

Отсутствие доступных и эффективных технологий переработки молочной сыворотки обуславливают тот факт, что на молочных предприятиях нашей страны данное вторичное сырье применятся по большей части лишь для продажи в очень малых количествах, притом в нативном состоянии, а остальная ее часть сливается в канализацию как отходы производства, что не только экономически невыгодно, но также наносит вред окружающей среде, так как при попадании сыворотки в канализацию происходит выделение высокотоксичных компонентов.

Таким образом, технология извлечения белковых компонентов и концентрата лактозы из творожной сыворотки является актуальной задачей пищевой промышленности, на решение которой направлена данная диссертационная работа.

Цель и задачи исследований. Целью настоящей диссертационной работы является исследование и разработка технологии извлечения белковых компонентов из творожной сыворотки низкотемпературными методами. В рамках данной работы поставлены следующие задачи: - исследование свойств исходной творожной сыворотки;

- исследование процессов разделительного вымораживания молочной сыворотки в емкостном криоконцентраторе;

- разработка оптимальных режимов разделительного вымораживания;

- обобщение результатов исследований и разработка математической модели разделительного вымораживания сыворотки;

- определение физико-химических, теплофизических и микробиологических показателей белково-сывороточного продукта;

- определение сроков и условий хранения белково-сывороточного продукта;

- разработка низкотемпературной технологии выделения белка и концентрата лактозы из сыворотки;

- определение экономических показателей производства сывороточного белка.

Научная новизна работы:

научно обосновано использование метода разделительного вымораживания для выделения сывороточного белка и раствораа лактозы из творожной сыворотки;

- исследованы процессы разделительного вымораживания творожной сыворотки в криоконцентраторе емкостного типа, доказано, что с повышением скорости кристаллизации путем понижения температуры в хладоносителе, эффективность разделительного вымораживания снижается;

разработана математическая модель, описывающая процесс льдообразования и изменение содержание сухих веществ в концентрате в процессе разделительного вымораживания сыворотки при температуре хладоносителя от -2 до -6° С, получены уравнения, позволяющие рассчитать теплофизические характеристики, количество образующегося льда, его толщину и концентрацию раствора в зависимости от продолжительности процесса. Уравнения также дают возможность рассчитать продолжительность процесса разделительного вымораживания, необходимую для получения раствора заданной концентрации.

- разработана технология выделения сывороточных белков и раствора лактозы из молочной сыворотки;

- исследованы свойства полученного сывороточного белка, на основе чего установлена эффективность разработанной технологии.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны режимы разделительного вымораживания молочной сыворотки, позволяющие извлечь сконцентрированный белок и концентрат лактозы.

Определены физико-химические, органолептические, теплофизические и микробиологические свойства данных продуктов. Установлены сроки и условия хранения сывороточных белков, определена экономическая эффективность изготовления концентрата сывороточных белков и концентрата лактозы.

Работа выполнена в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по теме «Разработка инновационной энергосберегающей технологии извлечения белковых компонентов и лактозы из отходов молочного производства», договор № 69 от 01.03.2013 г.

Методология и методы исследования. При выполнении диссертационного исследования использовались как стандартные, общепринятые, так и оригинальные методики определения физико-химических, органолептических, микробиологических и других характеристик объекта исследований.

Положения, выносимые на защиту:

- технологические режимы разделительного вымораживания творожной сыворотки в емкостном криоконцентраторе;

- технология производства 48% концентрата сывороточного белка и водного концентрата лактозы.

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертации получили одобрение на научно-практических конференциях, в том числе: на III всероссийской конференции студентов, аспирантов и молодых ученных «Пищевые продукты и здоровье человека» (г. Кемерово, 2010 г.), на VI всероссийской конференции с международным участием студентов, аспирантов и молодых ученных «Пищевые продукты и здоровье человека» (г. Кемерово, 2011

г.), на международном научном форуме «Пищевые инновации и биотехнологии» (г. Кемерово, 2013 г.), международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2011» (г. Одесса, 2011 г.), международной заочной научно-практической конференции «Наука и образование в жизни современного общества» (г. Тамбов, 2012 г.) и др. Помимо того получено два патента: первый - патент на полезную модель №134407 «Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов», зарегистрирован 20 ноября 2013года, второй - патент на изобретение № 2509514 "Устройство для концентрирования жидких пищевых продуктов", бюллетень № 8 от 20 марта 2014года.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Ресурсосберегающие технологии и обеспечение населения продуктами

питания

Проблема обеспечения продуктами питания была и остается одной из важнейших на всех этапах развития человеческого общества [2]. В настоящее время по данным ООН недоедает 12% людей в мире. В период 1990-1992 этот процент составлял 17% [4]. Анализ экспертов показывает, что хронически недоедает 17% населения Земли, в ближайшие десятилетия эта участь может постичь уже 25% жителей планеты.

В настоящее время во многих странах, в том числе и в России, существенно ухудшилась структура питания населения. Так, за последние годы уменьшилось потребление всех основных групп продуктов, наиболее ценных в биологическом направлении: мяса и молочных продуктов, рыбы и рыбопродуктов в среднем на 25-28 %, а растительного масла, фруктов и ягод - в еще большей степени. Результатом указанных изменений в питании россиян становится формирование недостаточности жизненно необходимых биологически активных пищевых веществ в организме: витаминов, микроэлементов, клетчатки и других биорегуляторов процессов жизнедеятельности [5]. Ухудшение структуры питания населения сложилось в связи с уменьшением ресурсной базы. Однако расширение ресурсной базы для увеличения производства продовольствия в соответствии с требованиями потребителей ограничено [2, 6, 7].

Перспективным направлением развития пищевой промышленности на данный момент является безотходное производство за счет более глубокой переработки вторичного сырья для увеличения количества и повышения качества пищевой продукции.

От качества продуктов питания зависит здоровье и трудоспособность человека [8, 9]. Применение натуральных компонентов, для изготовления продуктов питания растительного или животного происхождения, стремительно вытесняется компонентами химического происхождения в виду дешевизны последнего [8]. Лавина всевозможных химических вкусовых заменителей, вкусовых усилителей, пищевых красителей, консервантов, и так далее, а также всевозможные организмы, генотипы которых искусственно меняют при помощи генной инженерии, оказывают негативное воздействие на организм человека [9].

В России, в последние десятилетия, сократилось сельскохозяйственное производство, а технологии глубокой переработки пищевого сырья внедряются очень низкими темпами. Дефицит собственного производства компенсируется импортом, который стимулирует зарубежного производителя и импортные технологии, а развитие отечественного производства и внедрение инновационных технологий тормозится. В 2010 году на продовольственном рынке страны импорт составил: 25 процентов мяса и мясопродуктов, 24,6 процента рыбы и рыбопродуктов и 19,2 процента молока и молокопродуктов. В стоимостном выражении было ввезено сельскохозяйственной продукции и продовольствия на 36,4 млрд. долларов США [10].

Остается ниже рекомендуемых медицинских норм потребление населением таких важнейших продуктов, как мясо и мясопродукты, молоко и молокопродукты, овощи, фрукты и ягоды. Среднедушевое потребление в 2010 году представлено на рисунке 1.1. Потребление среднедушевое - показатель, отражающий уровень потребления населения и его динамику. Исчисляется путём деления общего количества потребленных материальных благ (продуктов) на численность населения.

Спрос на продукцию отраслей, вырабатывающих социально значимые пищевые продукты (мукомольно-крупяная, хлебопекарная, рыбная, молочная, мясная, сахарная и масложировая отрасли), имеет устойчивый характер. Этот фактор во многом предопределяет развитие сырьевой базы для этих отраслей и

приток инвестиций в модернизацию технологической базы организаций пищевой и перерабатывающей промышленности [10].

Рисунок 1.1- Среднедушевое потребление в 2010

В последнее время пищевая промышленность совершает решительный поворот от производства искусственной, «химической» к производству натуральной, здоровой пищи. Сегодня потребителей во всем мире отличает все более осознанное отношение к пище. Они предъявляют к ней требования, как по

гармоничному сбалансированному вкусу, так и по содержанию полезных для здоровья веществ. Учитывая вышесказанное, появляется некоторый обзор проблемы необходимости полной переработки пищевых ресурсов, при изготовлении готовых пищевых продуктов [11, 12].

Когда говорят о производстве пищи в фундаментальном его понимании, прежде всего, имеют в виду хлеб, мясо, молоко, отводя при этом молоку особую роль. Без молока и молочных продуктов невозможно адекватное сбалансированное рациональное питание. Составные части молока: белки, жиры и углеводы являются уникальными и неповторимыми, признано, что они, каждый в своей группе, занимают первое место по биологической ценности [2].

Белки являются одним из главных компонентов, массовая доля которых в молоке колеблется в пределах от 2,9 до 4,0%. Значимость белков как необходимого компонента в питании человека и в производстве различных молочных продуктов обусловлена следующим: во-первых, - высокой биологической ценностью за счет специфичности аминокислотного состава и сбалансированности незаменимых аминокислот; во-вторых, - энергетической ценностью, легкой и практически полной перевариваемостью в организме; рядом физико-химических и функциональных свойств, способствующих стабилизации коллоидной системы и жировой эмульсии молока; в-третьих, - значительной термостабильностью основного белка-казеина, позволяющей сохранить устойчивость всех систем молока при хранении, технологической обработке и выработке молочных продуктов [2, 13, 14, 15, 16, 17].

Изучение структуры и свойств белков молока представляет большой практический интерес с точки зрения обработки и переработки молока на различные молочные продукты. За последние годы, благодаря использованию современных методов анализа (главным образом электрофоретических, электронной микроскопии и хроматографических), накоплен обширный информационный материал о свойствах белков молока, о поведении их на различных стадиях технологических процессов. Однако до сих пор многие явления еще не полностью изучены [2, 18, 19].

Белки - это высокомолекулярные соединения, состоящие из а-аминокислот, которые связаны между собой характерной для белков пептидной связью. Все белки в качестве обязательного элемента содержат азот, отличаются необычайно большими размерами молекул и поэтому в воде образуют коллоидные растворы [2, 14, 15].

Белки молока относятся к группе сферопротеинов (глобулярных белков), также как белки животного происхождения: белки плазмы крови; овальбумин яичного белка; миозин - мышечный белок; и растительного - проламины, глютелины [13, 15, 16, 17].

Современная наука о питании подтверждает особую питательную ценность молока и молочных продуктов. Принято считать, что молочные продукты должны давать треть калорийности среднесуточного рациона человека. Ежедневное употребление рекомендуемого количества молока и молочных продуктов (500 г молока; 15 г сыра; 20 г творога; 18 г сметаны) удовлетворяет в среднем суточную потребность взрослого человека в жире и кальции; 50% потребности белка; 33% — витамина А; 26% — потребности в энергии (калориях) [8, 11, 13]. Чтобы оценить в полной мере роль молока в питании человека, необходимо рассмотреть достоинства каждого основного компонента молока: белков, жира, лактозы, минеральных веществ [2, 20].

Молочная сыворотка является побочным продуктом при изготовлении сыров, творога и казеина. Принципиальная блок-схема алгоритма получения различных видов молочной сыворотки приведена на рисунке 1.1 [21].

В среднем в молочную сыворотку переходит около половины сухих веществ исходного молока, что дает основание использовать термин «полумолоко» [2, 22]. Таким образом, молочная сыворотка может быть источником ценных компонентов при наличии соответствующих технологий их выделения. В развитых странах молочную сыворотку используют в кондитерской, мясной, молочной промышленности, а также в других не пищевых отраслях, путем извлечения из молочной сыворотки белковых компонентов, лактозы, лактулозы и других ценных органических и неорганических веществ [2]. В России

большие объемы сыворотки, получаемой в процессе производства молочной продукции, для производителя является скорее проблемой, чем источником сырья и источником дохода [23, 24]. Внедрение технологий переработки молочной сыворотки идет достаточно сложно. Технологии эти, как правило, дороги, а своего потребителя в России практически нет, поэтому на молочных предприятиях перерабатывается только небольшая часть сыворотки, основная ее масса в реальном производстве сливается в канализацию. Помимо того, что это очень нерационально с экономической точки зрения, это является также экологически небезопасным процессом. При попадании в канализацию молочной сыворотки выделяются высокотоксичные компоненты, что увеличивает антропогенное воздействие на окружающую среду, поэтому за слив отходов молочного производства предприятиям молочной промышленности необходимо платить [23, 24, 25].

Составом и свойствами молочной сыворотки и молока интересовались ученые издревле. Молоку уделялось большое внимание, в то время как сыворотка являлась побочным продуктом при получении белково-жировых продуктов «самоквасом» или управляемой коагуляцией с непременным синерезисом образующегося сгустка - самопроизвольным или направленным. Более четырехсот лет назад, итальянский монах Фабрицио Бертолети получил «манну» -кашицеобразную массу - производное от лактозы [2, 27]. Молочная сыворотка интересовала ученых, но не находила широкого применения и глубокой переработки. Только в последние столетие она получила большие признания и такие названия как: «спрятанное сокровище», «полумолоко», «жидкое золото», «ящик с инструментами». С тех пор молочную сыворотку перерабатывали уже не как сточные воды молочной промышленности, а как ценное сырье [2, 24, 28]. В настоящее время молочная сыворотка достаточно изучена, но остается еще довольно большой потенциал для более детального исследования её производных.

Рисунок 1.2 - Принципиальная блок-схема алгоритма получения различных видов молочной сыворотки.

1.2 Пищевая и биологическая ценность молочной сыворотки Состав, свойства и ценность молочной сыворотки.

Во всём мире насчитывается более пятнадцати тысяч видов молочной сыворотки, учитывая ассортимент сыров, творога и казеина [2]. Пищевая ценность молочной сыворотки характеризуется полным для продуктов питания набором: высокой доброкачественностью (безвредностью), достаточной калорийностью, хорошей усвояемостью, оптимальным соотношением

питательных веществ, биологической и физиологической полноценностью. По органолептическим показателям подсырная сыворотка может быть отнесена к категории удовлетворительных (специфический привкус), и творожная сыворотка, особенно домашнего приготовления, — оптимальных, т. к. в нативном (парном) виде готова к употреблению.

На практике дело имеют обычно с двумя категориями молочной сыворотки - сладкой и кислой. Сыворотка, получаемая при производстве сыра, называется сладкой, а при производстве творога и казеина - кислой.

Состав молочной сыворотки колеблется в определенных пределах и зависит для подсырной - от вида вырабатываемого сыра, и его жирности; творожной - от способа производства творога и его жирности; казеиновой - от вида вырабатываемого казеина.

Компонентный химический состав молочной сыворотки представлен на рисунке 1.3.

Содержание идентифицированных соединений в молочной сыворотке -усредненные данные, в сравнении с молоком приведены в таблице 1.1.

В молочной сыворотке, как и в молоке, идентифицировано более 250 соединений и содержится около 100000 молекулярных структур [2, 29]. Эти структуры находятся в растворенном (нано-уровень) и коллоидно-дисперсном (кластеры) состояниях, а также в виде суспензии (казеиновая пыль) и эмульсии (молочный жир).

Все виды молочной сыворотки (подсырная, творожная, казеиновая) обладают практически идентичными биологическими свойствами. Однако если обезжиренное молоко является источником белка, то молочная сыворотка главным образом источником лактозы (более 70% массовой доли сухих веществ). Гидролиз лактозы в кишечнике протекает медленно, что ограничивает процессы, брожения и нормализует жизнедеятельность полезной кишечной микрофлоры, а также замедляет процессы брожения, нормализует жизнедеятельность полезной микрофлоры и предупреждает аутоинтоксикацию. [2, 29, 30].

Вода

Свободная

Физически связанная

Химичеки

связанная

Минеральные вещества

Азотистые вещества

Макро Микрс Ультра

эле- эле- «икра

менты мент Ь:

менты

Белкоэые вещества Небелковые азотистые органические

I У-Казеин Свободные »мкиокислоть

О-Лакто-альбумин Мочееинз

В-Лэкто глобулин

Мочевая кислота

Лсевдо глобулин

1

Креатин

Эвглобулин

Крезгинин

Сыворотный альбумин

Пурин о«ые основания

Протес зо-пептомы

Гиппуровая кислота

_1_

Ферменты Аммиак

1

Пигменты

Гормоны

Лактоферрин

Молочная сыворотка

Углеводы

I Лактоза I I Глюкоза I

....... I

I Гвдролизаты I

I лактозы I

"" »

Галактоза »

Лактулоэа

Арабиноза

Амилоид

Тагатоза

Фруктоза Им

Лактобио-

ая ота

Лактитол

Галакго-олигосэ-

хариды

...................'..................

Л а иго-сахароза

Лактозил-

мочевина

Лактаты

I

Липазы

Рисунок 1.3 - Компонентный состав молочной сыворотки

1= в 1*1 Л- р 1,

1 1 11 L^J

W Токоферол ни (8«) FmbpZhL"] 1 Серии № 1„е0«и»

-м- ТиГ 1

i «y- lZL. I

Ш 1 Лецитин Тритофэм П5==1 1 1

дг 4 Гатей н

Таблица 1.1 - Состав и свойства молочной сыворотки в сравнении с цельным молоком

компоненты содержание в 1 ООг продукта

сыворотка молоко степень перехода компонентов из молока в сыворотку, %

1 2 3 4

Сухое вещество, г 6,34 12,7 52,83

Белки, г в том числе: 0,89 3,2 27,81

казеин 0,29 2,6 11,15

сывороточные белки из них 0,36 0,6 60

ангеогенина, мг/г 0,5-1,2 2,3 21,74-52,17

лактоферрина, мг/г 0,08 0,1 80

Жиры, г в том числе: 0,36 3,6 10

триглицериды 0,35 3,5 10

фосфолипиды 0,003 0,03 10

холестерин 0,001 0,01 10

Углеводы, г 4,55 4,8 94,8

Органические кислоты, г, лимонная 0,016 0,16 10

Минеральные вещества (зола), г 0,7 0,7 100

1 2 3 4

Аминокислоты, мг 873 3144 27,77

Незаменимые аминокислоты, мг, 384 1385 27,73

в том числе

валин 53 191 27,75

изолейцин 52 189 27,51

лейцин 79 283 27,92

лизин 72 261 27,59

метионин 23 83 27,71

триптофан 14 501 2,79

треонин 42 153 27,45

фенилаланин 49 175 28

Заменимые аминокислоты, мг, в том числе 448 1759 25,47

аланин 27 98 27,55

аргинин 34 122 27,87

аснарагиновая кислота 61 219 27,85

гистидин 25 90 27,78

глутаминовая кислота 141 509 27,7

глицин 13 47 27,66

пролин 77 278 27,7

серин 52 186 27,96

тирозин 51 184 27,72

цистин 7,5 27 27,78

1 2 3 4

Макроэлементы, мг,

кальций 84 120 70

калий 102 146 69,86

магний 10 14 71,43

натрий 5 50 10

фосфор 3 90 3,33

сера 2 29 6,9

хлор 77 100 70

Микроэлементы, мкг

алюминий 35 50 70

барий 7,4 10,5 70,48

бор 21 30 70

бром 14 20 70

ванадий 10,8 15,4 70,13

железо 47 67 70,15

йод 6,3 9 70

кадмий 1,3 1,8 72,22

кобальт 0,6 0,8 75

кремний 14,3 20,4 70,1

литий 13 19 68,42

марганец 4 6 66,67

медь 8 12 66,67

молибден 3,5 5 70

никель 2 2,8 71,43

селен 1,4 2 70

1 2 3 4

серебро 2,4 3,5 68,57

стронций 12 17 70,59

сурьма 1,75 2,5 70

фтор 14 20 70

хром 1,4 2 70

цинк 280 400 70

Витамины, мг

А 0,003 0,03 10

Е 0,03 0,09 33,33

С 1Д7 1,5 78

в6 0,07 0,05 140

В12, МКГ 0,23 0,4 57,5

В2 0,14 0,15 93,33

в, 0,035 0,04 87,5

РР 0,05 0,1 50

Витаминоподобные вещества, мг

хлорин 24 23,6 101,7

Ь-каротин, мг/100мл 30-50 30-50 100

остеопотин следы следы

Вода, г 93,66 87,3 107,28

Сывороточные белки характеризуются оптимальным набором и сбалансированностью, а по биологической ценности превосходят казеин. Содержание незаменимой серосодержащей аминокислоты цистина в глобулине в 7, а альбумине в 19 раз выше, чем в казеине. В альбумине и глобулине больше лизина, который играет определенную роль в защитных реакциях организма.

Сывороточные белки служат дополнительным источником аргинина, гистидина, метионина, треонина, триптофана и лейцина. Это позволяет отнести их к полноценным белкам, используемым организмом для структурного обмена, в основном - регенерации белков печени, образования гемоглобина и плазмы крови. В сывороточных белках в сбалансированном соотношении содержатся незаменимые аминокислоты - фенилаланин и тирозин, обусловливая фармакологическое действие сыворотки.

Отличительной особенностью сывороточных белков является то, что при расщеплении их образуются пептиды и другие компоненты, которые непосредственно всасываются в кровь.

Комплекс витаминов и ферментов, также как биологически синтезированная вода, дополняют феномен биотехнологической системы молочной сыворотки [2, 31, 32].

Увеличение содержания сывороточных белков в составе пищевого продукта способствует повышению биологической ценности и усвояемости протеиновой фракции, а также компенсирует снижение общего белка в продукте. Таким образом, белки молочной сыворотки являются весьма ценными.

В молочной сыворотке содержится 0,8 % сывороточных белков, то есть на один литр молочной сыворотки приходится примерно 8 грамм сывороточных белков. Количество получаемой молочной сыворотки при производстве творога или сыра можно узнать, зная норму выхода молочной сыворотки.

Норма выхода молочной сыворотки - это минимально допустимое количество молочной сыворотки, полученной при изготовлении сыра или творога из ста литров молока.

Теоретический выход молочной сыворотки можно рассчитать по формуле:

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Гунько, Павел Александрович, 2014 год

Список литературы

1. Качество и безопасность продукции в рамках гармонизации государственной политики в области здорового питания населения: Коллективная монография / ФГБОУ ВПО «СПбГТЭУ»; под общ. ред. Н.В. Панковой. - СПб.: Изд-во «ЛЕМА», 2012.-370 с.

2. Храмцов, А.Г. Феномен молочной сыворотки / А.Г. Храмцов. - СПб.: Профессия, 2011. - 804с.

3. Кравченко, Э.Ф. Экологические и экономические аспекты переработки молочной сыворотки [Текст] / Э.Ф. Кравченко / Молочная промышленность. - 2006. -№ 6.

4. Онлайн новости МИР NEWS [электронный ресурс].- режим доступа : http://mir-news.com/20169-oon-12-procentov-lyudey-v-mire-ne-doedayut.html

5. Петухова P.C., Ресурсосберегающие технологии в производстве поликомпонентных продуктов питания специализированного назначения/ P.C. Петухова, О.С. Грушина, А.И. Морозов// Ползуновский вестник №2/1 2011.-режим доступа: http://elib.altstu.ru/elib/books/Files/pv201 l_02_l/pdf/177petuhova.

6. Гаппаров, М.М. Современные подходы к оптимизации питания населения на региональном уровне / М.М. Гаппаров // В кн. «Федеральный и региональный аспекты государственной политики в области здорового питания»: Тезисы докладов международного симпозиума. - Кемерово, 2002. - С.3-5.

7. Люблинский, С.Л. Перспективы комплексной переработки молочной сыворотки в России [Текст] / С.Л. Люблинский // Переработка молока, 2002 №2, -С. 26.

8. Донченко Л. В., Надыкта В. Д. Безопасность пищевой продукции/ Л.В. Донченко, В.Д. Надыкта. - М.: Пищепромиздат, 2001. - 525с.

9. Цыганова, Т.Е. Экология, стресс и пищевые добавки / Т.Е. Цыганова, О.П. Тараканов // Пищевая промышленность. - 1996. - № 12. - С. 16-18.

10. Распоряжение Правительства РФ от 17 апреля 2012 г. N 559-р О Стратегии развития пищевой и перерабатывающей промышленности РФ на период до 2020 г.

11. Витамины круглый год /К.С.Петровский, Д.П.Белоусов, А.С.Беляев, Н.Н.Смирнова. - М., 1985. - 96с.

12. Павлоцкая Л.Ф. и др Физиология питания: Учеб. для технол. и товаровед, фак. торг. вузов/ Л.Ф.Павлоцкая, Н.В. Дуденко, М.М. Эйдельман. -М.: Высш. Шк., 1989.- 368 е.: ил.

13. Шевелев, К. Сыворотка как ценный субпродукт/К. Шевелев//Молочная промышленность.- 2005.-№1.

14. Ельчанинов, В.В. Номенклатура и биохимические свойства основных сывороточных белков коровьего молока. Альфа-альбумин и сывороточный альбумин / В.В. Ельчанинов//Сыроделие и маслоделие.-2009.-№5.-С. 50-52.

15. Остроумов Л.А. Использование сывороточных белков в продуктах питания/Л.А. Остроумов, Ю.В. Леоненко, И.С. Разумникова, В.П. Емелин// Молочная промышленность.-2007.-№4.

16. Токаев Э.С. Сывороточные белки для функциональных напитков/Э.С. Токаев, E.H. Баженова, Р.Ю. Мироедова//Молочная промышленность.-2007.-№10

17. Кравченко Э.Ф. Состав и некоторые функциональные свойства белков молока/Э.Ф. Кравченко, Ю.Я. Свириденко, Н.В. Плисов//Молочная промышленность.-2005 .-№ 11 .-С.42-44.

18. Иванов В.Л. Совершенствований технологий молочных продуктов на основе Электрофоретического изучения белков молока/В.Л. Иванов, П.А. Лисин, H.A. Нагибина; Под ред. В.Л. Иванова: Монография.- Омск: Изд-во ОмГАУ, 2003.-156с.

19. Мельникова, Е.И. Исследование биотехнологического потенциала творожной сыворотки: модификация химического состава, прогнозирование качества и новые технологические решения: дис... докт. техн. наук: 05.18.04, /Мельникова Елена Ивановна.-М., 2007.-458с.

20. Короткий И.А. Исследование процессов выделения белков и лактозы ииз молочной сыворотки/ И.А. Короткий, П.А. Гунько, Т.З. Валиахметов// Техника и технология пищевых производств.-2014.-№ 1 (32).- С44-48.

21. Храмцов А.Г. Промышленная переработка вторичного молочного сырья / А.Г. Храмцов, C.B. Василисин. М.: ДеЛи принт, 2003. -100 с.

22. Дьяченко П.Ф., Коваленко М.С., Чеботарев А.И. Технология молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1974 г., 446 с. ... М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984 г., 264 с.

23. Свириденко, Ю.Я. Экологические и экономические аспекты переработки молочной сыворотки/Ю.Я. Свириденко, Э.Ф. Кравченко, О.Я. Яковлева//Сыроделие и маслоделие.-2006.-№5. -С. 40-41

24. Бутовский, М.Э. Отходы молочного завода и их утилизация/М.Э. Бутовский//Молочная промышленность.-2009.-№6.

25. Трамберг. В. Идеи молочного рынка/В. Трамберг//Молочная река №23 (34-35), 2009.- С.16-19.

26. Сенкевич, Т Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе/Т.Сенкевич, К.Х. Ридель//Пер.с нем. под ред. Липатова Н.Н.-М.: Агропромиздат.-1989.-270с.

27. Bartoletus F. Enzirlopedia hermetiro-dogmatira, Bologna, 1619. -p.168

28. Боегорд Свенд Эрик. Спрятанное сокровище / Боегорд Свенд Эрик // Переработка молока. - 2008. - № 8. - С. 14-15.

29. Храмцов, А.Г. Рациональная переработка и использование белково-углеводного молочного сырья/А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко// М.; Мол.пром-ть, 1998.-105с.

30. Драпкина Г.С. Разработка технологии сухой гранулированной молочной сыворотки методом окатывания/дис... канд. техн. наук: 05.18.04, 05.18.07//Драпкина Галина Станиславовна.- Ккемерово: КемТИПП, 2002.-94с.

31. Продукты из обезжиренного молока, пахты и молочной сыворотки/ Под.ред. А.Г.Храмцова и П.Г.Нестеренко.- М.: Легкая и пищевая пром-ть, 1982.396 с.

32. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. Изд. 2 перераб.и доп. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с

33. Храмцов, А.Г. Состав и биологическая ценность под сырной сыворотки/А.Г. Храмцов, Б.О. Суюнчева, П.Г. Нестеренко, Е.В. БельмасоваУ/Сыроделие.-1999.-4.- С. 32-34.

34. Евдокимов, И.А. Научно-технические основы интенсивной технологии молочного сахара/Дис.... д.т.н.: 05.18.04/Евдокимов Иван Алексеевич.-М: ВНИИМП.- 1997.

35. Сборник материалов международного научно-практического семинара «Современные направления переработки сыворотки», М.:НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2006.-173с.

36. Гаврилов, Г.Б. Исследование и разработка технологий Функциональных компонентов и пищевых продуктов на основе комплексной переработки молочной сыворотки мембранными методами/Дис.... д-р. техн. наук: 05.18.04/Гаврилов Гавриил Борисович.- Ярославль, 2006.- 433с.

37. Жукова, Л.П. Исследование молочной сыворотки в производстве продуктов питания/Л.П. Жукова// Пищевая промышленность.-1996. -№11.- С. 24.

38. Храмцов, А.Г. Технология продуктов из молочной сыворотки: учебное пособие/А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко.- М.:ДеЛи принт, 2004. - 584с.

39. de Wit.J.N. Lehrbuch der Molke und Molkenerzeugnisse//J.N. de Wit. -Brussel: Evropean Whey Products Association. - 2001.

40. Zadow, J.G. (1984). Lactose: Properties and uses.J.Dairy Sci.,67,2654 - 79.

41. Храмцов, А.Г. Адаптация доктрины наномембранных технологий на основе кластеров молочной сыворотки/А.Г. Храмцов//Молочная промышленность. - 2008. - №4.

42. Евдокимов И.А. Рациональность и некоторые экономические аспекты переработки сыворотки // Молочная промышленность. Украина - №2(37),2007,-с.10-16

43. В.А. Панфилов. Системный подход к развитию машинных технологий в перерабатывающих отраслях//Изв. ВУЗов. Пищевая Технология, №1-2, 1995. -С. 98-100

44. В.В. Червецов, Т.А. Яковлева, И.А. Евдокимов. Процессы и методы переработки молочной сыворотки. Переработка молока, № 12,2007. - С. 30-32

45. Чеботарев, Е.А. Сепарирование подсырной сыворотки: Обзорная информация/Е.А. Чеботарев, А.Г. Храмцов, О.П. Новиков.-М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1980. -22с.

46. Молочников, В.В. Продукты и полуфабрикаты из молочной сыворотки для пищевой промышленности: Обзорная информация/В .В. Молочников, П.Г. Нестеренко, Е.А. Чеботарев.- М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1983. -28с.

47. Храмцов, А.Г. Полное и рациональное использование молочной сыворотки на принципах безотходной технологии/А.Г. Храмцов, C.B. Василии, А.И. Жаринов и др. - Сраврополь: ИРО, 1997.-120с.

48. Храмцов, А.Г. Производство сгущенных концентратов молочной сыворотки: Учебное пособие/А.Г. Храмцов, П.Г. Нестеренко, Е.А. Чеботарев. -Ставрополь: ИРО, 1988. - 80с.

49. Емельянов, С.А. Санитарно-эпидемиологические аспекты влияния природных микробиоценозов окружающей среды на технологию сырья и качество продуктов животного происхождения/С.А. Емельянов. - Ставрополь: ГОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет», 2007. - 328с.

50. Липатов H.H. Мембранные методы разделения молока и молочных продуктов / Н.Н.Липатов, В.А. Марьин, Е.А. Фетисов. - М.: Пищевая промышленность. 1976. - 168 с.

51. « The Wonders of Whey... Catch the Power» / Материалы 4-й Международной конференции по сыворотке, г. Чикаго, США 11-14 сентября 2005. Чикаго, 2005. - 400 с.

52. « Wheyvolution» / Материалы 5-й Международной конференции по сыворотке, г. Париж, Франция 2008.

53. Остроумова, Т. JI.Концентрирование компонентов молока ультрафильтрацией / Т.Л. Остроумова.//Молочная промышленность. - 2007. - № З.-С. 64-65.

54. Смирнов В.Ю., Юрии В Н., Космодемьянский Ю.В. Выделение белков из молочной сыворотки. М.: МГУПБ, 1999. - 68 с.

55. Пыргару Ю.М. Интенсификация процессов электрокоагуляции сывороточных белков: Автореф. дис. д-ра техн. наук. Кишинев, 1996. - 17 с.

56. Емельянов, С.А. Бактериальная санация молочной сыворотки Текст. / С.А. Емельянов, А.Г. Храмцов, Д.Н. Лодыгин, А.Д. Лодыгин, Е.Р. Смирнов [и др.] // Молочная промышленность. 2008. - №12. - С. 37.

57. Пап Л. Концентрирование вымораживанием / Пер. с венг. под ред. О.Г. Комякова. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.

58. Шевельков В.В. Сгущение молока замораживанием / В.В. Шевельков, Л.В. Костыгов // Холодильная техника 1980 - № 3- С.29-30

59. Казначеев А.И., Храмцов А.Г., Нестеренко П.Г., Чеботарев Е.А, Сгущение молочной сыворотки способом криоконцентрации: Обзорная информация. М.: ЦНИИТЭИММП, 1985. - 39 с.

60. Подгорнова Н.М., Петров С.М., Полянский К.К. Получение и использование сывороточной пасты // Мол. промышленность, 1999, № 9. С.36-38.

61. Гинзбург A.C., Савина И.М., Массовлагообменные характеристики пищевых продуктов. - М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982. - 280 с.62.

63. Патент 214774 РФ Кл. А 23 С 21/00, 1/00. Способ получения молочной сыворотки в гранулах. - Опубл.27.01.2000 БИ№ 4.

64. Патент 4029825 США Кл. А 23 С 21/00. Способ получения из сыворотки заменителя яичного белка. - Опубл. 14.06.1977. Бюл. ИЗР, №6.

65. Заец Н.Е., Сюр Н.И., Казаков В.И. Кинетика сушки творожной сыворотки // Молочная промышленность, 1981.- №4, С.25-28.66. 21

67. Разработка и внедрение высокоэффективных ресурсосберегающих технологий, оборудования и новых видов пищевых продуктов в пищевой и

перерабатывающей отраслях АПК: Тез.докл.республ.научно-техн.конференции. Киев. 24-26 сентября 1991 - Киев: 1991.-300 с.

68. Пищевые продукты с промежуточной влажностью / под ред Р.Дэвиса, Г.Берча, К.Паркера. - Пер.с англ. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 208с.

69. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. . - М.: Пищевая промышленность, 1979, - 272с.

70. Липатов Н.Н., Чеботарев Е.А. Гетерогенные свойства подсырной сыворотки: - Известия ВУЗов.- Пищевая технология, 1981, А2, с.41-43.

71. Борисов А.Т., Новиков О.П., Степанятов В.Е., Фетисов Е.А. Методы извлечения белковых веществ из творожной сыворотки: Обзорная информация. -М.: ЦНИИТЭИмясомолпром, 1981. -20с.

72. Чеботарев Е.А., Нестеренко П.Г., Давыдяйц Л.Е., Михайлова Н.И., Чеботарева Н.Г. Вязкость молочной сыворотки и продуктов из нее. - Молочная промышленность, 1983, №2, с.26-27

73. Гинзбург А.С., Громов М.А., Кросовская Г.И. Теплофизические характеристики пищевых продуктов. -М.: Пищевая промышленность, 1980, 228с.

74. ГОСТ Р 53438-2009 «Сыворотка молочная. Технические условия».

75. Farrell, Н. М., Bede, М. J., Enyeart, J. A. Binding of p-nitrophenyl phosphate and other aromatic compounds by b-LG / H. M. Farrell, M. J. Bede, J. A. Enyeart // J. Dairy Sci. - 1987. - Vol. 70 - P. 252-258.

76. Allergy to bovine beta-lactoglobulin: specificity of human IgE to tryptic peptides /1. Selo [et al.] // Clin. Exp. Allergy. - 1999. - Vol. 29, No 8. - P. 1055-1063.

77. Permyakova, E. A. Berliner, L. J. a-Lactalbumin: structure and function / E. A. Permyakova, L. J. Berliner // FEBS Lett. - 2000. - Vol. 473 - P. 269-274.

78. Markus, C. R., Olivier, В., de Haan, E. H. Whey protein rich in a-lactalbumin increases the ratio of plasma tryptophan to the sum of the other large neutral amino acids and improves cognitive performance in stress-vulnerable subjects / C. R. Markus, B. Olivier, E. H. de Haan // Am. J. Clin. Nutr. - 2002. - Vol. 75 - P. 1051-1056

79. Иванов, В.JI. Совершенствование технологии молочных продуктов на основе электрофоретического излучения белков молока: монография/В.Л. Иванов, П.А. Лисин, H.A. Нагибина; Под ред. В.Л. Иванова.- Омск: Изд-во ОмГАУ, 2003.-156с.

80. Гинзбург, A.C. Теплофизические характеристики пищевых продуктов: Справочник; 2-е изд., доп. и перераб. / A.C. Гинзбург, М.А. Громов, Г.И. Красовская. - М.: Пищевая промышленность, 1980. - 288 с.

81. Короткий, И. А. Исследование и разработка технологий замораживания и низкотемпературного хранения плодово-ягодного сырья Сибирского региона: дис. док. тех. наук: 05.18.04 / Короткий Игорь Алексеевич. -Кемерово, 2009.-410 с.

82. Комяков, О.Г. Низкотемпературное обезвоживание жидких пищевых продуктов: Теория исследование, интенсификация: автореф. дис. док. тех. наук: 05.18.12 / Комяков Олег Геннадиевич. - Москва, 1996. - 77 с. Бессонов, A.C. Рациональные технологии переработки кислой молочной сыворотки / A.C. Бессонов, А.П. Поверий, Л. Нейодлог // Молочная промышленность. 2007. - № 11. -С. 45

83. Короткий И. А. Исследование процессов криоконцентрирования молочной сыворотки/ И.А. Короткий, П.А. Гунько, Д.Е. Федоров//Вестник КрасГАУ, выпуск 1.- Красноярск 2014,- С148 - 153.

84. : Обзорная информ. / А.Т. Борисов, О.П. Новиков, В.Е. Степанятов, Е.А. Фетисов Борисов, А.Т. Методы извлечения белковых веществ из творожной сыворотки. М.: ЦНИИТЭИ мясомолпром, 1981.-21 с.

85. Бурыкин, А.И. Особенности сушки молочной сыворотки / А.И. Бурыкин // Молочная промышленность. 2007. - № 8. - С. 56

86. Володин, Д.Н. Бифидогенные концентраты на основе деминерализованной сыворотки / Д.Н. Володин, Р.Н. Робиков // Молочная промышленность. -2007. -№4. С.56-59

87. Гаврилов, Г.Б. Комплексная переработка сыворотки с целью создания продуктов нового поколения / Г.Б. Гаврилов // Молочная промышленность. 2005. - №12. - С. 42-43

88. Горбатова, К.К. Биохимия молока и молочных продуктов / К.К. Горбатова // М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. С. 343

89. Дегтярев, В. Эффективность использования различных белковых добавок в рационах ремонтного молодняка крупного рогатого скота // Кормление сельскохозяйственных животных и кормопроизводство. 2007. -№7. - С. 22-24

90. Деминерализованная сыворотка на Алтае. // Молочная промышленность. 2007. - № 11. - С. 33 - 36

!

91. Евдокимов, И.А. Осветление творожной сыворотки природным полимером хитозаном /И.А. Евдокимов, C.B. Василисин, М.С. Золоторева, Е.В. Воробьев // Молочная промышленность. 2005. - №10. - С. 61-63

92. Евдокимов, И.А. Современное состояние и перспективы переработки молочной сыворотки / И.А. Евдокимов // Молочная промышленность. 2006. - №2. - С. 34-36

93. Залашко, М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки / М.В. Залашко. М.: Агропромиздат, 1990. - 305с.

94. Кисиль, H.H. Аминокислотные смеси из белков творожной сыворотки / H.H. Кисиль, Э.М Тер-Саркисян // Молочная промышленность. -2006. -№12.-С. 48 -52

95. Короткая, Е.В. Криоконсервирование бактериальных препаратов молочной промышленности: монография / Е.В. Короткая, А.Ю. Просеков. -Кемерово, 2010. - 160 с.

96. Короткая, Е.В. Биосенсоры на основе коллодиевых пленок: монография / Е.В. Короткая. - Кемерово, 2011. - 131 с.

97. Короткая, Е.В. Исследование влияния режимов замораживания и низкотемпературного хранения на качественные показатели молочнокислых заквасок / Е.В. Короткая, И.А. Короткий, Е.А. Ибрагимова // Вестник КрасГАУ. -

2011.-№7.-С. 196-200.

98. Короткая, Е.В., Коллоидно-химические аспекты и методы контроля качества пищевых продуктов / Е.В. Короткая, Н.В. Розаленок. -Кемерово, 2008. - 66 с.

99. Короткий, И.А. Применение метода двух температурно-временных интервалов для определения теплофизических характеристик пищевых продуктов и материалов / И.А.Короткий, Е.В. Короткая // Известия вузов. Пищевая технология. - 2008. - № 2-3. - С. 109-111

100. Кравченко, Э.Ф. Переработка молочной сыворотки в России / Э.Ф. Кравченко, Ю.А. Незнанов // Молочная промышленность. 2006. - №6. - С. 1315

101. Просеков, А.Ю. Использование тест-систем в молочной промышленности / А.Ю. Просеков, Е.В. Короткая, К.В. Беспоместных // Молочная промышленность. - 2009. - № 11. - С. 70-72.

102. Просеков, А.Ю. Гелеобразные продукты из сыворотки и черной смородины / А.Ю. Просеков // Молочная промышленность. -2007. -№2. -С.44-47

103. Синельников,Б.М. Лактоза и ее производные / Б.М.Синельников, А.Г. Храмцов СПб.: Профессия.-2007.-768 с.

104. Ульрих, Е.В. Выделение белков и жира из молочных смывных вод/ Е.В. Ульрих // Техника и технология пищевых производств. -2011. -№2.-С.69-72

105. Хануевич, H.H. Спирт высшей очистки из молочной сыворотки / H.H. Хануевич, Л.П. Летуа// Молочная промышленность. -1998. -№2. -С. 17-19

106. Шевченко, Т.В. Особенности осаждения сывороточных белков флокулянтами / Т.В.Шевченко, Е.В. Ульрих, Ю.В. Устинова, А.Ю. Темирев // Современные наукоемкие технологии. -2008. -№2. -С.67-68

107. Юрова, Е.А. Характеристика методов определения белка в молоке / Е.А. Юрова // Переработка молока. 2004. - № 8. - С. 18-19

108. Pearce, R.J. A solid fat replacer for manufactured meat products based on a t-lactoglobulin-rich whey protein ingredient /RJ. Pearce,J.A. Dunkerley, T. W. Wheatonetal.//Proceeaingsof the 1 "International Whey Conference. — Chicago, USA, 1997.

109. A.C.Alting, RW.Visschers /Proceedings of the 41h International Whey Conference, Chicago, USA, 2005. — Chicago: American Dairy Products Institute, 2006. —387 p.

110. Whey /Proceedings of the second International Whey Conference, Chicago, USA, 1997. — Brussels: International Dairy Federation, 1998. — 367 p.

111. The Wonders of Whey .Catch the PowerJ /Proceedings of the 4'h International Whey Conference, Chicago, USA, 2005. — Chicago: American Dairy Products Institute, 2006. — 439 p.

112. Whey volution /Proceedings of the 5'h International Whey Conference.