Разработка технологии напитка из сыворотки

    Микроскопические  грибы также образуют β – галактозидазу, но этот фермент принципиально отличается от бактериальных и дрожжевых β – галактозидаз и в основном тем, что она секретируется грибами в среду.

    Внеклеточная  β – галактозидаза накапливается  в значительных количествах в  культуральной жидкости при глубинном  культивировании микроскопических грибов. Следует отметить, что среди наиболее активными продуцентами являются Penicillium multicolor, Mucor pusillus и другие микроорганизмы. Препараты, получаемые из дрожжей, имеют оптимальные условия действия: рН 6,6-6,8 и температура 35-40◦С. Данная группа ферментов пригодна для проведения гидролиза лактозы в цельном и обезжиренном молоке.

    Продуценты  внеклеточной β – галактозидазы  являются наиболее перспективными для  производства, так как в этом случае  отпадает необходимость в разрушении клеточной стенки микроорганизмов.

    Перспективным направлением является получение препаратов иммобилизированной β – галактозидазы. Применение таких препаратов позволяет  осуществить гидролиз лактозы в  непрерывном режиме, резко сократить  расход ферментного препарата за счет его многократного использования и исключить процесс термической инактивации фермента.

      Активность β-галактозидазы в  препарате составляет 1000 ед/г. оптимальные  условия действия препарата: температура  50-55◦С и рН 3,5-5,0.

    Был опробирован препарат «Лактоканесцин»  при проведении исследований процесса ферментативного гидролиза лактозы в пермеате  творожной и подсырной сыворотки. Установлены технологические параметры процесса, соблюдение которых обеспечивает выход продуктов гидролиза на уровне 75-85% от исходной концентрации лактозы в сырье. Характеристики применяемого ферментного препарата кислой β-галактозидазы «Лактоканесцин»  приведены в таблице 1.9 [13].  

    Таблица 1.9 - Характеристика ферментного препарата кислой                          β-галактозидазы «Лактоканесцин» 

 
 
 
 
 

       1.3 Постановка задач исследований

       Проанализировав литературные источники, убедились  в актуальности проблемы переработки вторичного молочного сырья и особенно молочной сыворотки. Эти проблемы стоят не только перед молочными предприятиями нашей страны, но являются неразрешенными и для многих других стран с развитым молочным делом.

    Изучив  свойства молочной сыворотки, убедились, что она является ценным сырьем, обладающим высокой биологической и лечебной ценностью.

    Одним из наиболее целесообразных направлений  использования молочной сыворотки  является производство различных напитков. Одним из направлений в получении биологически обработанных напитков на основе молочной сыворотки, является производство продуктов с пониженным содержанием лактозы.

    Таким образом, задачей данной дипломной работы является разработать технологию низколактозного напитка на основе молочной сыворотки.

    Для этого необходимо:

1. Изучить методики проведения экспериментов;
2. Выбрать оптимальный режим гидролиза лактозы в молочной сыворотке;
3. Подобрать оптимальный вид заквасочной микрофлоры;
4. Изучить кислотообразующую способность каждого вида молочнокислых микроорганизмов для данного вида сырья;
5. Изучить влияние заквасок на физико-химические и органолептические характеристики готового продукта;
6. Разработать рецептуру напитка и его технологию;
7. Подобрать необходимое оборудование;
8. Провести исследования в области безопасности и экологичности продукта;
9. Провести экономические расчеты

2 ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

             2.1 Организация работы и объекты исследования

        Исследования проводились  в Северо-Кавказском Государственном  Техническом Университете, в лабораториях кафедры прикладной биотехнологии. Схема проведения экспериментов приведена на рисунке 2.1.

      

         Схема проведения экспериментов приведена  на рисунке 2.1

       

 

 
 

 

   

 
 

        

 
Рисунок 2.1.  – Схема проведения эксперимента

    В качестве исследуемого сырья использовали творожную сыворотку. Физико-химические свойства сыворотки были определены следующими методами:

    - определение массовой доли сухих  веществ рефрактометрическим методом  по ГОСТ 8764;

    - определение кислотности сыворотки  титрометрическим методом по  ГОСТ 3624;

    В данной исследовательской работе проводился ферментативный гидролиз лактозы в  творожной сыворотке, который осуществляется с помощью ферментного препарата  β-галактозидазы. Этот фермент относится к глюкозидазам, расщепляющим   β-D-галактозу. Фермент осуществляет гидролиз, отщепляя остатки галактозы с нередуцирующего конца галактозидов, гликолипидов, гликопептидов, гликопротеидов и мукополисахаридов.

     2.2 Методы исследования

2.2.1 Методика определения активности фермента  β-галактозидазы [12]

1. приготовить 5%-й раствор лактозы на буферном растворе с рН 4,2 или 7,0.
2. приготовить 1%-й раствор фермента
3. определить активность фермента криоскопическим методом. Для этого в 1 см³ приготовленного раствора вносят 4 см³ субстрата, перемешивают  и отбирают 1 см³ для контрольной пробы. Оставшийся раствор инкубируют при 30◦С в течение 30 мин. Отбирают 1 см³ опытной пробы и измеряют температуру ее замерзания.
4. активность фермента рассчитывают по формуле:

                         

                                         (2.1) 

где А – активность фермента, ед/г;

      2655,2 – константа для 5%-го раствора  лактозы;

      Т₀ – температура замерзания опытной пробы, ◦С

      Т_к – температура замерзания контрольной пробы, ◦С

      t – продолжительность инкубации, мин;

     а – количество фермента взятого для реакции, г 

       2.2.2 Проведение направленного гидролиза лактозы в творожной                        сыворотке

    Проводим  гидролиз лактозы при различных  температурах термостатирования: 45◦С, 50◦С, 55◦С. Делаем три повторности. При этом на 100 мл сыворотки вносим 80 мг фермента. После полного растворения фермента определяем точку замерзания контрольного образца сыворотки и ставим опытные пробы в термостат с заданной температурой. Измеряем точку замерзания образцов через каждые 30 минут 

        2.2.3 Методика определения  степени гидролиза лактозы  в творожной сыворотке

    В данной исследовательской работе степень  гидролиза лактозы определяли по температуре замерзания творожной сыворотки.

    Истинно растворимые составные части  молочной сыворотки обуславливают  температуру ее замерзания. Поскольку  по закону Вигнера, истинно растворимые  компоненты молока содержатся в примерно постоянных концентрациях, температура  замерзания сыворотки является относительно постоянной величиной (криоскопическая постоянная) и колеблется в узких пределах [12].

    Измерение температуры замерзания молочной сыворотки  проводили на приборе «Криостар»

    Ход работы:

    В сухую кювету вносят пипеткой-дозатором 0,2 см³ исследуемого образца сыворотки. Кювету помещают в гнездо и опускают измерительную каретку с терморезистором до упора. Температура, фиксируемая цифровым табло, начинает понижаться. При t = - 5◦С включается звуковой сигнал. После этого в отверстие в пробке терморезистора вводят зонд до упора. Температура, фиксируемая цифровым табло начинает резко понижаться. Снятие показаний проводят после того, как рост температуры прекратится.

   При исследовании процесса гидролиза лактозы  был использован криоскопический  метод для определения степени гидролиза. Зависимость понижения точки замерзания от степени гидролиза для 5%-го раствора лактозы имеет вид:

                                  ∆t = Тисх – Тmax + 0,264                                        (2.2)                           

    где,  ∆t – средняя температура замерзания, °С;

             Тисх - исходная температура замерзания, °С;

             Тmax – максимальная температура замерзания, °С. 

    2.2.4 Метод определения содержания лактозы в молочной сыворотке поляриметрическим методом

    Массовую  долю лактозы определяют после осветления молочной сыворотки растворами уксуснокислого цинка и железистосинеродистого калия на универсальном сахариметре, используя свойство лактозы вращать  плоскость поляризации проходящего  луча света. [14]

    Аппаратура и материалы

    весы  лабораторные 4-го класса точности с  наибольшим пределом взвешивания 500 г  с поверочной ценой деления 0,05 г по ГОСТ 24104 – 80;

    воронки типа В диаметром 36, 100 мл из стойкого стекла группы ХС по ГОСТ 25336 – 82;

    колбы типа КН исполнением 1 и 2 вместимостью 100 см³ из термически стойкого стекла ТС  по ГОСТ 25336 – 82;

    колбы мерные исполнения 1 и 2, 2-го класса точности вместимостью 100 см³ по ГОСТ 1770 – 74;

    пипетки исполнения 2, 1-го класса точности вместимостью 5 см³ по ГОСТ 20292 – 74;

    сахариметр  универсальный марки СУ-3 со стеклянными кюветами 200 и 400 мм;

    стаканы типа В и Н исполнения 1 и 2 вместимостью 100 см³ из термического стойкого стекла ТС по ГОСТ 25336 – 82;

    бумага  фильтровальная лабораторная по ГОСТ 12026 – 76;

    вода  дистиллированная по ГОСТ 6709 – 72;

    калий железистосинеродистый по ГОСТ 4207 – 75, х.ч или ч.д.а.;

    цинк  уксуснокислый по ГОСТ 5823 – 78.

    Подготовка  к анализу

1. Приготовление раствора уксуснокислого цинка. 30 г уксуснокислого цинка взвешивают с погрешностью ±0,05 г и растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 100 см ³.
2. Приготовление раствора железистосинеродистого калия. 15 г железистосинеродистого калия взвешивают с погрешностью ±0,05 г и растворяют в дистиллированной воде в мерной колбе вместимостью 100 см ³.