Содержание к диссертации
Введение
1. Обзор литературы 9
1.1. Характеристика каталитических свойств трансглутаминазы 9
1.1.1. Субстратная специфичность трансглутаминазы 9
1.1.2. Связывание белков животного происхождения 14
1.2. Применение ТГ в производстве пищевых продуктов 30
1.2,1.1 Производство молочных продуктов 30
1.2.2.1 Производство комбинированных продуктов (продуктов сложного сырьевого состава) 34
2. Объекты и методы исследования 39
2.1. Объекты исследования 39
2.2. Методы исследования 39
2.2. і. Получение творога из СОМ кислотным способом 39
2.2.2. Промышленное получение творога 39
2-2-3. Получение ацидофильного молока и ацидофильной насты 40
2.2.4. Изучение влияния белковых добавок на процесс сквашивания молока. 40
2.2.5. Изучение совместного связывания белков животного и растительного происхождения 40
2.2.6. Определение вязкости молочных сгустков. 41
2.2.7. Изучение вязкостных характеристик творога на ротационном вискозиметре «Реотсст» 41
2.2.8. Определение пепстрании творога на пенетрометре ПМДП 42
2.2.9. Определение концентрации растворённого белка биуреювым методом 44
2.2.10. Определение белка по Лоурн 46
2.2.11. Проведение электрофореза 46
2.2.12. Проведение гель-хроматографии 48
2.2. Продолен ие иммуно-ферментного анализа с использованием монок.нонадьпых антител мыши к о налину 48
2.2.14.Определение сухого остатка молока и молочных продуктов 49
2.2.15. Определение влаги в твороге на приборе Чижовой 50
2.2.16. Определение активности гамма-глутам илтранспептидазы
2.3. Постановка эксперимента 52
3. Результаты и обсуждение 55
3.1. Изучение субстратной специфичности Ті". Исследование влияния ТГ на белки животного и растительного происхождения 55
3.2. Исследование влияния нефермеитных добавок па процесс сквашивания молока 62
3.3. Влияние транстлутаминазы на процесс сквашивания молока 69
3.4. Связывание белков молочной сыворотки. Получение ацидофильного молока и ацидофильной пасты 72
3.5.Применение ТГ в производстве творога 81
3.6. Ферментативная модификация глютена с помощью ТГ 92
Выводы 100
Список литературы 102
- Связывание белков животного происхождения
- Определение пепстрании творога на пенетрометре ПМДП
- Исследование влияния нефермеитных добавок па процесс сквашивания молока
- Связывание белков молочной сыворотки. Получение ацидофильного молока и ацидофильной пасты
Введение к работе
Актуальность темы.
Возможности применения ТГ в пищевых технологиях изучали: Максимова Ю.С., Шутова Е.Ю., Мотина Н.В., Якуш Я.В., Наседкин А.В, Горбатовский А.А., Шлейкин А.Г., Bnisch M.P., Schorsch C. и др. Использование ТГ в производстве мясных и рыбных изделий даёт возможность получать термоустойчивые системы и снижать количество отходов. Однако субстратная специфичность ТГ к белкам, имеющим пищевое значение, и особенности применения ТГ в переработке молока изучены недостаточно. В литературе отсутствуют сведения о влиянии ТГ на иммунные свойства продуктов. Целенаправленное применение ТГ с целью получения пищевых продуктов с заданными свойствами, является перспективным и требует дальнейшего изучения.
Известно, что проблема потери белков сыворотки при производстве творога и сыра не решена во многих странах мира. Связывание сывороточных белков с помощью ТГ может позволить не только увеличить выход творога, но и повысить его биологическую ценность. Имеющиеся литературные данные о способности ТГ связывать молочные белки служат обоснованием для изучения применения фермента в молочной промышленности (Bnisch M.P. et al. (2007), Schorsch C. et al. (2000), Lorenzen P.Chr. et al. (1999, 2002)).
Ранее сообщалось, что модификация структуры белков влияет на их аллергенные свойства. Нарушение толерантности к белку злаков глютену служит причиной целиакии, приводящей к аутоиммунному поражению тонкого кишечника, поэтому больные целиакией вынуждены воздерживаться от употребления хлеба и других глютенсодержащих продуктов. Однако иммунные свойства глютена, модифицированного ТГ, оставались неизученными. Таким образом, изучение использования ТГ в пищевой биотехнологии с целью получения продуктов с новыми свойствами, представляется весьма актуальным.
Цель работы:
Теоретическое обоснование применения ТГ в модификации пищевых белков; исследование технологии творога и кисломолочных продуктов с использованием препарата ТГ.
Задачи исследования:
Изучить субстратную специфичность ТГ по отношению к белкам сыворотки молока и глютену пшеницы.
Исследовать действие ТГ на структуру творога.
Изучить влияние ТГ на выход творога.
Разработать технологические рекомендации по производству творога с применением ТГ.
Исследовать действие ТГ на остаточное содержание белка в молочной сыворотке.
Изучить совместимость сывороточных белков и глютена при действии ТГ. Выявить особенности совместного связывания КСБ и глютена.
Изучить иммунную активность продукта, полученного ферментативным связыванием КСБ и глютена.
Научная новизна:
- доказана субстратная специфичность трансглутаминазы к белкам растительного (глютен пшеницы) и животного (желатин, белки сыворотки молока) происхождения;
- установлено, что использование ТГ в технологии творога и ацидофильной пасты повышает биологическую ценность и увеличивает выход конечного продукта;
- установлено влияние ТГ на структурно-механические характеристики готовых изделий; определена эффективно действующая концентрация ТГ;
- доказано, что под действием ТГ изменяется иммунная активность глютена пшеницы, что открывает возможность расширения ассортимента продуктов для больных целиакией.
Практическая значимость. Доказана возможность применения ТГ в пищевых технологиях на примере связывания белков молочной сыворотки и глютена, а также получения творога и ацидофильной пасты. Предложены пути промышленного использования фермента трансглутаминазы в переработке молока.
Показана эффективность применения ТГ в производстве продукта на основе комбинирования белков животного и растительного происхождения.
Социально-экономический эффект выполненной работы определяется расширением ассортимента продукции, обладающей повышенной пищевой ценностью и лечебно-профилактическими свойствами, а также экономией традиционного сырья.
Проведена промышленная выработка творога в производственных условиях на ЗАО «Облмолпром». Разработан проект технической документации по производству творога с применением ТГ. Рассчитан экономический эффект предложенного способа переработки молока.
Получен патент № 2009141081 «Способ переработки молочной сыворотки», опубл. 10.05.2011, бюл. № 13.
Положения, выносимые на защиту:
1. Теоретическое обоснование использования трансглутаминазы для связывания молочных и растительных белков.
2. Использование трансглутаминазы для повышения выхода творога и повышения его биологической ценности.
3. Обоснование ферментативного способа утилизации белка сыворотки молока.
4. Использование трансглутаминазы для получения ацидофильного молока и ацидофильной пасты с повышенной биологической ценностью.
5. Применение трансглутаминазы для модификации иммунной активности пищевых белков.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены и обсуждены на следующих конференциях: 3rd Baltic Conference on Food Science and Technology “FoodBalt-2008”, Jelgawa, 2008; Международная научно-практическая конференция «Инновационные технологии в пищевой и лёгкой промышленности», Алматы, 5-6 июня 2008; Всероссийская конференция «Научно-практические аспекты экологизации продуктов питания», РАСХН, Углич, 2008; VI юбилейная международная научная конференция «Инновации в науке и образовании – 2008», Калининград, 2008; Международная научно-практическая конференция «Безопасность пищевых продуктов и товаров народного потребления», Алматы, 27-28 ноября 2008; 4th International Conference on “Quality and Safety in Food Production Chain”, Wroclaw, Poland, 24 – 25 September 2009; IV Международная научно-техническая конференция «Низко-температурные и пищевые технологии в XXI веке» Санкт-Петербург, 2009 г.; Межрегиональная конференция с международным участием «Современные подходы к метаболической коррекции в профилактике и терапии», Санкт-Петербург, 4 декабря 2009 г. СПбГМА им. И.И. Мечникова; Четырнадцатая Санкт-Петербургская Ассамблея молодых учёных и специалистов, Санкт-Петербург, СПбГПУ, 2009; III Всероссийская конференция студентов, аспирантов и молодых ученых «Пищевые продукты и здоровье человека», Кемерово, 2010; XI Международная конференция молодых ученых «Пищевые технологии и биотехнологии», Казань, 13-16 апреля 2010 г.; IV International Scientific Conference ”Meat in technology and human nutrition”, Poznan, Poland, 23 – 24.06.2010; 4-ая Конференция молодых учёных и специалистов Отделения «Хранения и переработки с/х продукции» РАСХН «Научно-инновационные технологии как основа продовольственной безопасности Российской Федерации», Москва, 9 декабря 2010 г.; Всероссийская научная конференция с международным участием «Дни биохимии в СПбГМУ», Санкт-Петербург, 13 – 15 марта 2011; 6th Baltic Conference on Food Science and Technology "Innovations for food science and production" FOODBALT-2011, Jelgava, Latvia, May 5-6, 2011; 11th International Congress on Engineering and Food “Food process engineering in a changing world”, Athens, Greece, May 22 – 26, 2011.
Публикации. По результатам исследований опубликованы 23 печатные работы, из них одна в издании, рекомендованном ВАК РФ, оформлена заявка на патент.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, 3 глав, выводов, списка использованных источников и приложений. Работа изложена на 93 страницах машинописного текста, содержит 35 рисунков, 5 таблиц и 3 приложения. Список литературы состоит из 159 наименований.
Связывание белков животного происхождения
Данные, приведенные на рис. 1.2 показывают, что сквашивание молока, обработанного ТГ+GSH, протекает быстрее на 30 - 60 мин. по сравнению с необработанным контрольным молоком. Это наблюдение, возможно, объясняется присутствием дрожжевого экстракта в препарате ТГ+GSH (19 — 32 % дрожжевою экстракта на грамм препарата ТГ+GSH), так как ранее было установлено, что дрожжевой экстракт благоприятно влияет на рост молочнокислых бактерий [144]. Итак, для промышленного применения связывание белков с помощью ТГ+GSH, производимое до сквашивания, открывает возможность получения йогуртовых гелей с улучшенными реологическими свойствами, без синерезиса, даже при пониженном белковом содержании и без дополнительной тепловой обработки, предшествующей ферментативному связыванию [33].
Достаточно большое количество работ посвящено влиянию ТГ на белки молока, в том числе, мицеллы казеина и сывороточные белки [52, 92, 117, 124, 125,128,145,146].
Наиболее частым субстратом в исследованиях служит казеинат натрия -это смесь Osi-, «S2_; Р" и к-казеиновых макромолекул. Среди них р-казеин — основной казеиновый компонент коровьего молока. Изоэлектрическая точка (pi) казеината натрия равна 4.6. Казеинат натрия является хорошим субстратом для ТІ" [98]. Среди различных казеинов р- и к-казеины имеют более высокое сродство к ТГ, по сравнению с а-казеином [54, 72]. Flanagan, Gunning, FiizGcrald (2003) исследовали эффект нагревания (140 С) казеината натрия, предварительно обработанного ТГ [57]. Были обнаружены димеры и гримеры казеината натрия, но присутствовал и мономерный казеинат. Обезжиренное молоко нагревали до 80 С до ферментной обработки, при этом связывания казеинов без ТГ обнаружено не было [117]. Протекание реакций связывания между казенками и Р-лактоглобулином обнаружено в молоке, нагретом до температуры, превышающей 70 С. В сыром или менее прогретом молоке такие реакции не проходят [117]. ТГ модифицирует структуру казеиновых мицелл, связывание их ядер, что делает мицеллы более стабильными по отношению к различным вилам обработки, в том числе, к подкислению и охлаждению [124, 125]. За счёт катализируемого ТГ связывания казеинов на поверхности мицеллы возрастает прочность кислотных гелей, образующихся из связанных мицелл. В таких гелях размер пор белковой сети становится меньше, что повышает их влагоудерживающую способность [125]. Было обнаружено, что казеиновые гели, подкисленные GDI- при 40 С, проявляют самопроизвольный синерезис с выделением сыворотки практически немедленно после желирования, по гели, сформированные при 30 С, проявлют меньший синерезис [100]. Конфокальная лазерная сканирующая микроскопия показала, что гели, сформированные при более высокой температуре, имеют больший размер нор. Гели, сформированные при высоких температурах, могут быть нестабильными и проявляют самопроизвольный синерезис, т.к. некоторые цепи гелевой сети достаточно слабы и могут разрываться [107].
Обработка молока ТГ предотвращает диссоциацию мицелл казеина в условиях, обычно разрушающих их интеграцию [116, 133]. Например, в присутствии мочевины казеиновые мицеллы в молоке, обработанном ТГ. диссоциируют менее интенсивно, чем мицеллы контрольного молока. Казеиновые мицеллы в молоке, обработанном ТГ. не разрушаются при высоком давлении в условиях, вызывающих интенсивное разрушение мицелл контрольного молока [118].
Полимеризация белков, инициируемая ТГ, находится в линейной зависимости от степени термической денатурации сывороточного белка [95]. Faergemand, Ottc, Qvist (1997) показали, что для облегчения реакции сывороточных белков с ТГ требуется или восстановитель типа DTT, или модификация, вызванная изменением рН [55]. Тем не менее, Nieuwenhuizen, Dckker, Groneveld, Rosier, Jong (2004) установили, что р-лактоглобулин в своем исходном состоянии может хорошо взаимодействовать с ТГ [109]. Реальным обоснованием того факта, что Са" -независимая МТГ, производимая из Streptomyces mobaraense, обладает лучшей способностью полимеризовать белки, чем ТГ из печени морских свинок, служит более высокая термостабильность МТГ [76, 111]. Это подтверждает высокую зависимость реакционности ТГ от температурных изменений конформацни активного центра и, возможно, молекулы в целом.
Необратимое связывание казеина, индуцированное инкубированием обезжиренного молока с МТГ, ведёт к образованию геля с пониженной проницаемостью, являющейся причиной увеличения силы геля йогурта [54, 86, 90, 91, 97]. Lorcnzen, МаШпег, Schlimme (1999) показали, что йогурт, приготовленный с использованием МТГ, имеет пониженное подкисление при хранении, меньшее отделение сыворотки, более мягкий вкус и более гладкую и белую и менее влажную поверхность, чем необработанный продукт [96].
Увеличение концентрации МТГ, добавленной в йогуртовос молоко, понижает уровень синерезнса и повышает вязкость. Гем не менее, МТГ оказывает некоторое неблагоприятное действие на рост бактерий йогуртовой закваски, вызывая замедление снижения рН и накопления аце тальдегида и во время, и после сквашивания, по сравнению с контрольным йогуртом. Связывание молочных белков посредством МТГ является приемлемой альтернативой вместо добавления избытка белка или стабилизатора в обезжиренный йогурт. Тем не менее, для получения йогурта с хорошими физическими и органолептическими свойствам)! необходимо выбирать корректную концентрацию ТГ [119].
Christcnscn, Sorcnscn, Hwjrup, Petersen and Rasmussen (1996) показали, что только некоторые из реакционноспособных глутаминовых остатков в казеиновых фракциях способны взаимодействовать с GTG: в случае asr и а$2 казеинов только 4 из 15, в к-казсинс 4 из 14, в р-казсине 5 из 21 глутаминового остатка [40]. Среди казеиновых фракции реактивность к-казеипа по отношению к GTG меньше, чем «$г " р-казеина. Тем не менее, число глутаминовых и лизиновых остатков в молекуле к-казениа сравнимо с числом остатков в Bgr и р-казеинс [72]. Sharma, Lorenzcn, and Ovist (2001) показали, что к-казеин — наиболее реакционноспособный белок в ненагрстом молоке, причем и к-, и р казеины - наиболее способны к связыванию в предварительно нагретом молоке (85 С, 15 мин.) при использовании МТГ [129]. а.чг- и к-казеиновые фракции имеют два цистейповых остатка, содержащие реактивные SH-группы, которые способны образовывать дисульфидные связи [120, 147]; это, по-виднмому, объясняет различия чувствительности разных казеиновых фракций к действию Восстанавливающий агент GSH (у-Ь-глутамил-Ь-цистеимил-Ь-глицин), состоящий из остатков глутаминовой кислоты, цнетеина и глиннна, широко распространен в клетках животных, растений и микроорганизмов [301. Доказано, что присутствие GSH необходимо для зашиты клеток от окисления и поддержания активных центров ферментов и других клеточных компонентов I) восстановленном состоянии [78]. Сульфгідрильная (SH) группа GSH может быть обратимо окислена в дисульфидную связь (S-S) с получением окисленного глютатиона (GSSG) и глютатиона, связанного с белком (protein SSG), как видно по реакции:
Определение пепстрании творога на пенетрометре ПМДП
Вязкость молочных сгустков определяли с помощью вискозиметра ВЗ-246. Принцип работы прибора основан на определении времени непрерывного истечения испытуемой жидкости через сопло определённого диаметра. Подготовку и порядок работы прибора и определение вязкости осуществляли по ГОСТ 9070-75. Объем сгустка составлял 100 см3. диаметр сопла — 4,0 мм. В момент первого прерывания струи секундомер останавливали и отсчитывали время. Время истечения определяли с погрешностью 0,5 с.
Ротационный вискозиметр состоит из ротора и стакана (сооено цилиндрические вискозиметры, рабочие органы которых состоят из двух цилиндров одного диаметра; один из них закреплён неподвижно, а другой соединен с приводом и может вращаться вокруг своей оси с различной частотой. В зазор между ними помещается исследуемая среда.) С измерительной емкостью можно по выбору комбинировать три измерительных цилиндра Si, Si и S$ с различными пределами вязкости, напряжения сдвига и скорости сдвига. Измерительные устройства II с измерительной емкостью Н и измерительным цилиндром Н предназначены для большей вязкости. После очистки прибора необходимое количество исследуемого вещества помещали в измерительную емкость. Измерительную ёмкость, заполненную исследуемым веществом, устанавливали над измерительным цилиндром. С точки зрения функционирования прибора нет необходимости соблюдать определенную последовательность при проведении измерений. Вид и способ измерений зависит обычно от исследуемой среды. Так, например, при исследовании ньютоновских жидкостей достаточно измерить одну точку, чтобы установці»» динамическую вязкость- Используемая скорость деформации и напряжение сдвига могут быть любые.
Зависимость эффективной вязкости от напряжения или скорости сдвига можно считать основной характеристикой реологических свойств дисперсных систем, так как эффективная вязкость является итоговой при описании равновесного состояния между процессами восстановления и разрушения структуры в установившемся потоке. Часто значительный интерес представляет также составление кривых гистерезиса, которые определяют зависимость напряжения сдвига от скорости деформации с тем, чтобы характеризовать реологические свойства исследуемых веществ. Для этого определяли напряжение сдвига при повышающейся и понижающейся скорости деформации. Измерения начинали проводить при низких показателях скорости деформации, записывая результаты. Повышение скорости деформации производили таким образом: число оборотов измерительного цилиндра увеличивали путем повышающего переключения привода (последовательность позиции 1а, 2а, За...12а). «Прямой ход» на графике. Затем понижали скорость деформации путем понижающего переключения привода (12а, 11а, 10а... 1а). Это «обратный ход» на графике. Данные двух зависимостей вязкости от скорости деформации строили па одном графике. Промежуток отклонения зависимости вязкости от скорости деформации при прямом ходе от зависимости вязкости от скорости деформации при обратном ходе есть петля гистерезиса. Определение пенетрации творога на пенетрометре ПМДП. Статические пенетрометры позволяют измерять величину пенетрации, по которой можно рассчитывать статическое предельное напряжение сдвига биотехнологических сред. Величина пенетрации — это глубина внедрения заданного индентора с определенной силой в исследуемый объект за определенное время. Единицей пенетрации является величина, равная 0,1 мм. В зависимости от вида и структуры исследуемого продукта, продолжительность измерения практически мгновенных деформаций заканчивается по истечению 5...10с, равновесие системы практически достигается за 60...80с. Величина пенетрации, при которой достигается равновесие системы (силы тяжести и сопротивление продукта), позволяет по формуле П. А. Ребиндера рассчитать статическое предельное напряжение сдвига. Величина пенетрации за первые 3... 10с составляет 75...80% от максимальной глубины погружения индентора и зависит от структуры продукта. Использовали индентор в виде конуса с углом при вершине 2а = 60, время погружения 5 и 180 с при температуре 20 С. По величине пенетрации рассчитывали значение предельного напряжения сдвига, характеризующее консистенцию творога. Аппаратура Пенетрометр-автомат ЛМДП. Погрешность измерения глубины погружения индснтора ±0,1 мм. Конический индентор представляет собой конус, состоящий из конической рабочей части с углом при вершине 2а = 60, высотой 45 и 60 мм, изготовленный из пищевого алюминия или другого материала, годного для контактирования с пишевыми продуктами, и съемного наконечника из нержавеющей стали. Параметр шероховатости поверхности конуса - 0,16+0,25 мкм. Рабочая масса индентора включает массу съемного индентора плюс массу штока и должна соответствовать в зависимости от вида продукции следующим величинам: т, = (95+0,05) г; пъ = (142,8 0,05) г; т, = (2 85,7 0,05) г; т4 = (380 0,05) г. Контейнеры для размещения образцов цилиндрической формы, с плоским дном, изготовленные из нержавеющей стати толщиной не менее 1,6 мм. Контейнер № 1 диаметром (120±1) мм, высотой 65 мм. Контейнер № 2 диаметром (80±1) мм, высотой 50 мм. Устройство лля подпрессовки представляет собой пластину из нержавеющей стали диаметром, соответствующим внутреннему диаметру контейнера, и массой 4,5 кг для контейнера № 1 и 2 кг для контейнера .\ 9 2, что обеспечивает давление полпрессовки 4 х 101 Па (0,04 кг/см2). Воздушная баня с регулируемой температурой (20±0,5) С по нормативному документу. Термометр ТЛ-18 по ГОСТ 112. Термостат электрический с автоматическим регулированием. Шпатель шириной 32 мм и длиной не менее 150 мм из коррозионно-стойкого материала с прямоугольным краем и твердым.
Исследование влияния нефермеитных добавок па процесс сквашивания молока
Полученные данные говорят о том, что, применяя неферментный белок в качестве добавки, можно улучшить скорость сквашнваніія молока, определяемую увеличением кислотности и относительной вязкостью сгустка. Ускорение может быть связано с тем, что коллаген выступает в роли носителя, на котором закрепляется микрофлора закваски. Иммобилизация L. acidophihim, вероятно, способствует повышению её сквашивающей эффективности, по аналогии с повышением активности иммобилизованных ферментов или клеток микроорганизмов.
Полученные нами результаты согласуются с работой [23], где исследовалось сквашивание молока в кефир с добавлением злакового компонента. Авторы показали, что обогащение кефира злаковой добавкой способствовало сокращению времени сквашивания молока на 37,5 %. Так, продолжительность сквашивания молока в опытных образцах составила 5 часов, а в контроле - 8 часов. В качестве злаковой добавки использовались отруби пшеничные с морковью «ЛИТО». Предварительно измельченные отруби вносили в молоко перед стадией заквашивания в количестве 1,5 %, 3 % и 5 % от общего объема молока при температуре 65 С. Контрольным служил образец кефира, приготовленный согласно технологической инструкции. Авторы установили, что использование злаковоіі добавки в виде отрубей пшеничных с морковью «ЛИТО» в технологии производства кисломолочного продукта «Кефир» позволит придать продукту новые позитивные органолептическис и физико химические характеристики. Наиболее оптимально внесение злаковой добавки в количестве 3 % от общего объема молока. Кроме того, определенный экономический эффект предприятию привнесет сокращение времени сквашивания молока [23].
С целью отработки экспериментальной модели проводились опыты по изучению процесса сквашивания молока с добавками неферментных белков. Величина рН в ходе процесса изменялась от 6,5 в смеси для сквашивания до 4,5 в сгустке. Как видно из данных, представленных на рнс. 3.6, внесение исферментного белка (коллагена, желатина) в сквашиваемое молоко ускоряет кислої «образование. В работе [9] отмечено, что внесешіс соевого белка в молочную смесь способствует интенсификации молочнокислого процесса, что выражается в сокращении времени сквашивания. Наши данные показывают, что на сквашивание влияет внесение белка не только растительного, но и животного происхождения.
После отработки модели сквашивания на нсферментном белке перешли к использованию ТГ. Было выяснено (см. рнс. 3.6), что ТГ не влияет на скорость сквашивания, определяемую увеличением титруемой кислотности, что согласуется с работой (33].
Bonisch М.Р. et al. (2007) показали, что нет значительной разницы между временем сквашивания контрольного образца и образца с ТГ (активность 1 сдУг белка) при производстве йогурта [33]. Интенсивное связывание, возможно. снижает доступность низкомолскулярных пептидов для питания молочнокислых бактерий и замедляет рост этих бактерий [54). Интересным представлялось изучить с целью последующего контроля процесса сквашивания вязкость сквашиваемой смеси. Для этою из сквашиваемой смеси отбирали пробы каждый час. Вязкость исследовали на вискозиметре ВЗ-246 с диаметром сопла 4 мм, измерялось время истечения сквашиваемой смеси. Данная величина, называемая относительной вязкостью, была выбрана для исследования. Результаты определения относительной вязкости в зависимости от времени сквашивания представлены на рис. 3.7.
Как видно из данных рис. 3.7, относительная вязкость сгустков при сквашивании молока в течение 5 ч. в пробах без коллагена и при его добавлении значительно различалась. В контроле она составляла 23 с, а в присутствии 2,5 % коллагена возрастала в 3 раза - до 69 с (рис. 3.7). Формирование сгустка начиналось через 3,5 ч. выдержки, что характеризует увеличение скорости возрастания вязкости. Скорость возрастания вязкости в контрольном опыте составила 2,58 с/час, в опыте с 2.5 % коллагена - 11,86 с/час. Таким образом, внесение коллагена в сквашиваемую смесь способно ускорять процесс образования сгустка, что выражается в большей скорости возрастания вязкости. Далее, имея две величины для контроля процесса сквашивания, интересным представлялось установить зависимость относительной вязкости образцов от кислотности сквашиваемой смеси. Молоко сквашивали согласно ранее описанной методике. Результаты представлены на рис. 3.8.
Как показано на рис. 3.8, вязкость молочного сгустка находится в прямой зависимости от кислотности среды сквашивания. Возрастание вязкости начинается в момент формирования сгустка, при достижении сквашиваемой смесью кислотности около 50 Т. Скорость возрастания относительной вязкости в контроле составила 0,19 с/Т, при добавлении 2,5 % коллагена составила 0,61 с/Т. Добавление коллагена оказывает положительное влияние на скорость увеличения вязкости в зависимости от кислотности образцов. Коэффициент корреляции между относительной вязкостью и кислотностью для контрольного образца составил +0,92, а для образца с коллагеном +0,96. Таким образом, относительная вязкость и кислотность положительно коррелируют между собой, что свидетельствует о возможности использования обеих этих величин для кинетического анализа процесса сквашивания молока.
Связывание белков молочной сыворотки. Получение ацидофильного молока и ацидофильной пасты
В литературе имеются лишь единичные указания о способности микробных ТГ катализировать связывание белковых субстратов, имеющих промышленное значение. С целью изучения субстратной специфичности нами проведены опыты по связыванию желатииоля, КСБ, глютена. Показано, что же лати ноль является субстратом данного фермента и подвергается связыванию с помощью ТГ. Установлены скорости связывания КСБ и глютена по отдельности и совместно. Установлено, что связывание смеси КСБ и глютена протекает быстрее, чем каждого из субстратов по отдельности. При проведении опытов по связыванию текстуратов гороха, гречки, ячменя и соевого изолята установлено, что для сравнительного исследования связывания растительных белков, полученных из разных злаков, в дальнейших исследованиях необходимо применять хорошо растворимые в воде препараты белковых субстратов.
Представлялось интересным также исследовать влияние неферментноі-6 . белка па сквашивание молока. Полученные данные говорят о том, что, неферментнын белок коллаген в высоких концентрациях (0,5 до 5 %) повышает скорость сквашивания молока.Н Использование желатина в концентрации 4 % масс, в большей степени снижает долю выделившейся сыворотки по сравнению с добавками коллагена в разных концентрациях и желатина в концентрации 1 % масс.
Установлено, что добавление ТГ не влияет на скорость сквашивания молока. Однако препарат ТГ в значительно более низких концентрациях по сравнению с неферментными белками уменьшает долю выделившейся сыворотки и увеличивает прочность полученного сгустка.
Путём сквашивания молока ацидофильной палочкой получены ацидофильное молоко и ацидофильная паста. Применение ТГ повышает влагоудержнвающую способность продукта и снижает синерезис.
При инкубировании молочной сыворотки с препаратом ТГ наблюдается связывание белков в молочной сыворотке и снижается остаточная концентрация белков, что доказано ЭФ и гсль-хроматографией. На основании экспериментальных данных получен патент на способ переработки молочной сыворотки.
Исследовали действие препарата ТГ на получение творога кислотным способом путём сквашивания молока мезофильными лактококками. При добавлении ТГ на стадии сквашивания был произведён творог, имеющий более высокие органолептические и физико-химические показатели по сравнению с контрольным. Проведена опытная выработка творога на ЗАО «Облмолпром» и разработаны рекомендации по использованию II в производстве творога. Измерены структурные характеристики продукта и рассчитан экономический эффект от применения ТГв производстве творога.
Целиакия болезнь, связанная с непереносимостью человеком белковой части клейковины злаков, и том числе пшеницы, - глютена. С целью профилактики цслиаюш проведены исследования по связыванию сывороточных белков и глютена. Эффективность связывания доказано с помощью ЭФ. С помощью иммуно-фермептного анализа показано снижение иммунной активности глютена, модифицированного путём связывания с сывороточными белками. Это открывает путь разработки пищевых продуктов для контингента людей с нарушенной толерантностью к глютену. 1. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана технология творога с применением ферментного препарата трансглутаминазы, позволяющая повысить биологическую ценность продукта за счёт включения сынороточных белков. 2. Установлено ферментативное действие трансглутаминазы па структуру творога. Показано, что использование трансглутаминазы при производстве творога позволяет увеличить выход готового продукта на 15 %. 3. Путём сквашивания молока с использованием трансглутаминазы получено ацидофильное молоко с пониженным синерезисом, что даёт возможность продлить срок хранения продукта. 4. Связывание с помощью трансглутаминазы позволяет получить ацидофильную пасту, обогащенную ценными белками молочной сыворотки. 5. Исследовало действие трансглутаминазы на остаточное содержание белка в молочной сыворотке. При сквашивании молока ацидофильной палочкой установлено снижение содержания растворимого белка в сыворотке на 80 % при применении трансглутаминазы в концентрации I % масс. Применение ірансглутаминазьі позволяет уменьшить долю отделяющейся сыворотки: 40 % для 1 % трансглутаминазы против 62 % для контрольного опыта при продолжительности центрифугирования 60 мин. 6. Установлена совместимость сывороточных белков и глютена при связывании трансглугаминазой. Выявлены особенности совместного связывания глютена и концентрата сывороточных белков под действием трансглутаминазы. Скорость связывания глютена составила 5,10 ± 0,48 мг/час. Скорость связывания белков сыворотки молока (концентрата сывороточных белков) составила 1,68 ± 0,12 мг/час, при совместном связывании скорость составила 6Т60 ± 0,53 мг/час, что говори! об ускорении процесса при совместном связывании двух субстратов. 7. Установлено, что продукт, полученный путём ферментативного связывания глютена с сывороточными белками, обладаем меньшим сродством к антиглиадинрвым- антителам, по . сравнению с немоднфицированным (нативным) глютепом, что открывает возможность производства глютенмодифицироваппых продуктов для больных иелиакней. 8. Проведена промышленная выработка творога в производственных условиях на ЗЛО «Облмолнром». Разработан проект технической документации по производству творога с применением трансглутаминазы. Экономический эффект составил 10213 руб. в расчете па 1 т творога 9 %-ной жирности.
