Разработка технологии производства молокосвертывающего

УДК 637.325:543.54
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ.
2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРИСТОГО
КАЛЬЦИЯ НА ВЫХОД ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ
Ельчанинов В.В., к.т.н., Коваль А.Д., к.т.н., Кригер А.В., к.т.н.,
Н.В. Овчарова, Белов А.Н., к.т.н.
ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозакадемии, Барнаул
Актуальность. Статья является продолжением серии публикаций, посвященных разработке технологии производства жидкого молокосвертывающего ферментного препарата (МФП) для сыроделия, в частности - исследованию влияния различных технологических параметров на эффективность
экстракции говяжьего пепсина.
Цели и задачи. Работа выполнена в рамках НИР - "Разработать технологию производства жидкого натурального молокосвертывающего ферментного препарата животного происхождения". Целью НИР является создание
технологии получения жидкого препарата говяжьего пепсина и подбор физико-химических параметров, обеспечивающих его длительное (не менее 6 месяцев) хранение, без снижения ферментативной активности. Задачей данной
работы стало исследование влияния на выход пепсина температуры экстрагирования и концентрации хлористого кальция в экстрагенте.
Материалы и методы. Удельную молокосвертывающую активность
(МА) жидких препаратов определяли по методике [1]. В качестве контроля
использовали отраслевой контрольный образец сычужного фермента (ОКО
СФ) 2010/2011, производства ОАО "МЗСФ".
Слизистые оболочки сычугов КРС получены на ООО "АМК" (г.
Алейск). Замороженные (-200С) слизистые оболочки размораживали при
комнатной температуре, измельчали на мясорубке, полученный фарш использовали в качестве сырья для экстрагирования пепсина.
Для исследования влияния температуры на выход пепсина, готовили
экстрагент следующего состава: в дистиллированную воду вносили 0,2М соляную кислоту до получения раствора с рН=1,5. Экстракцию проводили при
температуре +80С, +220С, +370С.
Для исследования влияния хлорида кальция на выход пепсина, готовили экстрагент следующего состава: в дистиллированную воду вносили
0,2М соляную кислоту до рН=1,5. В полученный экстрагент вносили сухой
CaCl2 до конечной концентрации 0,01%, 0,05%, 0,1% и контролировали значение рН. При необходимости доводили рН до 1,5 раствором соляной кислоты (0,2М). Экстракцию проводили при 22-240С.
Во всех экспериментах соотношение слизистых оболочек сычугов и
экстрагента составляло 1:5 (масса : объем), МА экстракционной смеси контролировали через 12 и 24 часа, суммарный выход МА определяли через 24
часа экстракции.
После добавления экстрагента к измельченным слизистым оболочкам,
смеси интенсивно перемешивали на магнитной мешалке в течение 30 минут.
Через 24 часа экстракции, отделяли экстракт методом грубой фильтрации через пластиковое сито с диаметром отверстий ~1 мм и 1 слой лавсана, и определяли в нем удельную МА (усл.ед./мл). Суммарный выход ферментативной
активности в условных единицах (усл.ед.) рассчитывали как произведение
удельной МА экстракта на его объем.
Результаты и обсуждение. Влияние температуры экстрагирования.
Результаты исследования зависимости удельной МА экстракта от температуры экстрагирования представлены на рисунке 1.
Рисунок 1 - Зависимость удельной молокосвертывающей активности
экстракта от температуры экстракции.
12 часов
Удельная
молокосвертывающая
активность (усл.ед./мл)
3500
3000
2941
2750
24 часа
2809 2882
2200 2252
2500
2000
1500
1000
500
0
8
22
Температура (град. С)
37
Наиболее эффективная экстракция и активация фермента наблюдается
при температурах 80С и 220С. С повышением температуры до 370С удельная
молокосвертывающая активность экстрактов снижается. Через 24 часа при
370С удельная активность экстрактов на 22-23% ниже, чем при 220С и 80С,
что, на наш взгляд, объясняется сочетанием высокой температуры экстракции и низким значением рН экстрагента.
Известно, что оптимум рН протеолитической активности говяжьего
пепсина равен ~2,0 [2]. Температурный оптимум ферментативной активности
пепсина составляет 30-350С, при повышении температуры активность фермента постепенно падает. Полная инактивация наблюдается при температуре
выше 650С [3,5]. При промышленном производстве говяжьего и свиного пепсина экстракцию фермента, проводят при температуре (30±1)0С и рН=1,9-2,0
в течение 7-8 часов [4] или при температуре 40-420С и рН=3,0 в течение 1224 часов [5]. Поскольку при рН<3,0 и температуре ~300С пепсин подвержен
аутолизу [5], можно объяснить относительно низкие значения удельной МА,
при температуре экстрагента 370С и рН=1,5, аутолитическим гидролизом
фермента. Объем осадка проэкстрагированного сырья в экстракционных смесях при 370С снижается примерно на порядок, возможно, из-за интенсивного
"самопереваривания" тканей, что может быть связано с максимальной протеолитической активностью пепсина при низких значениях рН и температурах, близких к 30-350С.
Изучение зависимости суммарной молокосвертывающей активности
экстракта от температуры (Рис.2), свидетельствует о несколько более высокой эффективности экстракции фермента при температурах 80С и 220С.
Рисунок 2 – Зависимость суммарной молокосвертывающей активности
экстракта от температуры экстракции.
Суммарная
молокосвертывающая
активность (усл.ед)
460000
446710
450000
441122
440000
430000
416539
420000
410000
400000
8
22
37
Температура (град. Цельсия)
После фильтрации и отделения проэкстрагированных сычугов, объемы
экстрактов, составили: для 80С - 150 мл, для 220С - 155 мл, для 370С - 185 мл.
Объем экстракта при 370С превышает этот показатель для 80С и 220С на 23%
и 19%, соответственно. Экстракт, полученный при 37 0С, отделялся легче, чем
при других температурных режимах, но был наименее прозрачным. Но если
принять суммарный выход МА при 370С за 100%, то при 80С и 220С выход
ферментативной активности составил, соответственно, 106% и 107%, т.е., бóльший объем экстракта при 370С не компенсирует его низкую удельную
активность.
Таким образом, наибольшие значения удельной и суммарной МА получены при температурах экстракции 80С и 220С. Повышение температуры
экстракции до 370С приводит к снижению выхода говяжьего пепсина. Возможно, экстракция при 370С была бы более эффективной, если бы проводилась в течение нескольких часов. Но с учетом того, что охлаждение экстрак-
ционной смеси до 80С, равно как и её нагревание до 370С, потребует дополнительных энергозатрат, предпочтение должно быть отдано экстракции при
комнатной температуре.
Влияние концентрации хлорида кальция в экстрагенте. Результаты
исследования зависимости удельной и суммарной МА экстракта от концентрации CaCl2 в экстрагенте представлены на рисунках 3 и 4.
Удельная молокосвертывающая
активность (усл.ед./мл)
Рисунок 3 - Зависимость удельной молокосвертывающей активности
экстракта от концентрации хлорида кальция в экстрагенте.
Через 12 часов
2864
3000
2200
2617
2094
Через 24 часа
2864
2760
2404
2360
2000
1000
0
0,00
0,01
0,05
0,10
Концентрация хлорида кальция в экстрагенте (%)
Рисунок 4 - Зависимость суммарной молокосвертывающей активности
экстракта от концентрации хлорида кальция в экстрагенте.
Суммарная
молокосвертывающая
активность (усл. ед.)
500000
441600
450000
400981
400981
400000
366414
350000
300000
0,00
0,01
0,05
0,10
Концентрация хлорида кальция в экстрагенте (%)
Удельная коагуляционная активность контрольных (0,0% CaCl2) и
опытных (0,01-0,10% CaCl2) экстрактов различалась незначительно в тече-
ние 12-24 часов экстрагирования и активации фермента. Однако при расчете
суммарной МА, выяснилось, что концентрация хлорида кальция влияет на
общий выход фермента. После фильтрации и отделения проэкстрагированных тканей сычугов, объемы экстрактов для различных концентраций хлорида кальция составили: контроль (0,00%) - 140 мл, 0,01% CaCl2 – 140 мл,
0,05% CaCl2 - 140 мл, 0,10% CaCl2 - 160 мл. При концентрации хлористого
кальция 0,10% экстракт отделялся легче, с меньшими потерями и был прозрачнее, чем в контроле и при меньших концентрациях CaCl2. Объяснить механизм влияния 0,1% хлористого кальция на увеличение объема экстракта
нам не удалось. Возможно, хлорид кальция в концентрации 0,1% способствует флоккуляции слизи, что, в свою очередь, увеличивает эффективность
фильтрации и уменьшает потери экстракта. Из представленных данных
(Рис.4) следует, что, по сравнению с контролем, суммарный выход МА, при
0,1% CaCl2 в экстрагенте увеличивается на 10%.
Выводы. Результаты исследования позволяют сделать следующие выводы: (1) повышение температуры экстракции до 370С, также как и понижение её до 80С, вызывает уменьшение суммарного выхода говяжьего пепсина,
по сравнению с температурой экстракции равной 220С; (2) внесение в экстрагент хлористого кальция в концентрации 0,1% позволяет увеличить суммарный выход фермента, за счет увеличения объема экстракта.
Таким образом, увеличение выхода говяжьего пепсина на 7-10% может
быть достигнуто при температуре экстракции 220С и концентрации хлористого кальция в экстрагенте 0,1%.
Список литературы.
1. Ельчанинов, В.В. Молокосвертывающий фермент из сычугов северного оленя / В.В. Ельчанинов, М.С. Уманский, А.Н. Белов, А.Д. Коваль, В.Г.
Шелепов // Сыроделие и маслоделие.- 2005.- №4.- С.13-16.
2. Gaiaschi, A. Proteolysis of αs-casein as a marker of Grana Padano cheese
ripening. / A. Gaiaschi, B. Beretta, C. Poiesi, A. Conti, M. G. Giuffrida, C. L. Galli, P. Restani // J. Dairy Sci.- 2000.- N 83.- P. 2733–2739.
3. Коваль, А.Д. Свойства молокосвертывающих препаратов и их влияние на процесс созревания сыра: диссертация на соискание ученой степени
кандидата технических наук: 05.18.04: защищена 17.05.05 / Коваль Анатолий
Дмитриевич.- Кемерово, 2005.-121 с.- Библиогр.: С. 95-108.
4. ОАО "Московский завод сычужного фермента". Технологическая
инструкция по производству пепсина пищевого говяжьего" (к ТУ 9219-56000419779-2000).- 2001.- С.1-7.
5. Теплы, М. Молокосвертывающие ферменты животного и микробного происхождения / М. Теплы, Я. Машек, Я. Гавлова. - М.: Пищевая промышленность, 1980.- 272 С.
Реферат
УДК 637.325:543.54
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ.
2. ВЛИЯНИЕ ТЕМПЕРАТУРЫ И КОНЦЕНТРАЦИИ ХЛОРИСТОГО
КАЛЬЦИЯ НА ВЫХОД ФЕРМЕНТАТИВНОЙ АКТИВНОСТИ
Ельчанинов В.В., к.т.н., Коваль А.Д., к.т.н., Кригер А.В., к.т.н.,
Н.В. Овчарова, Белов А.Н., к.т.н.
ГНУ Сибирский научно-исследовательский институт сыроделия Россельхозакадемии, Барнаул
Исследовано влияния на выход, в процессе экстракции говяжьего пепсина, двух технологических параметров – температуры экстракции и концентрации хлорида кальция в экстрагирующем растворе (экстрагенте). Установлено, что повышение температуры экстракции до 370С, также как и понижение её до 80С, вызывает уменьшение суммарного выхода говяжьего пепсина,
по сравнению с температурой экстракции равной 220С. Внесение в экстрагент хлористого кальция в концентрации 0,1% позволяет увеличить суммарный выход фермента, за счет увеличения объема экстракта.