Введение к работе
Актуальность темы. Интерес к функциональным продуктам, которые оказывают регулирующее действие на организм в целом или на отдельные органы и способны заменить многие лекарственные препараты, стремительно растет во всем мире. При этом особое внимание уделяется вопросам создания, поддержания и восстановления нормальной кишечной микрофлоры, играющей огромную роль в сохранении здоровья человека. Среди пребиотиков (пищевых веществ, избирательно стимулирующих рост и биологическую активность представителей защитной микрофлоры кишечника) большой практический интерес проявляется к галактоолигосахаридам (ГОС). Это связано с их высокой селективностью и промышленной применимостью процесса синтеза этих олигосахаридов из лактозы с использованием препаратов Р-галактозидазы. Экономически целесообразным источником получения ГОС является лактоза молочной сыворотки. Такое производство позволяет решить проблему переработки вторичных ресурсов молочной промышленности. При этом актуальным является использование мембранных (в т. ч. ультрафильтрация) и электрофизических (в частности, электроактивация) методов для получения концентратов ГОС из различных видов лактозосодержащего сырья.
Большой вклад в изучение свойств и разработку технологии галактоолигосахаридов внесли зарубежные и отечественные ученые: Wallenfels К., Pazur J. Н., Smart J. В., Mutai М., Кап Т., Matsumoto К., Tanaka Т., Prenosil J. E., Gibson J. R., Rastall R. A., Onishi N., Данилов M. Б., Хамагаева И. С. и др.
Таким образом, актуальность данной работы обусловлена не только практической применимостью концентратов ГОС в качестве пребиотических компонентов и их биологической ценностью, но и необходимостью комплексной переработки лактозосодержащего сырья.
Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является изучение закономерностей ферментативного
4 трансгалактозилирования лактозы и разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов с использованием электрохимической активации лактозосодержащего сырья.
В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:
изучить влияние рН среды на эффективность растворения лактозы в электроактивированной воде при температуре действия Р-галактозидаз;
подобрать и обосновать выбор фермента для проведения реакции трансгалактозилирования;
исследовать закономерности синтеза галактоолигосахаридов в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки, подвергнутых электрохимической активации;
установить оптимальные параметры реакции трансгалактозилирования лактозы под действием фермента Р-галактозидазы для различных видов лактозосодержащего сырья;
разработать биотехнологию концентратов галактоолигосахаридов из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки;
получить опытные образцы концентратов галактоолигосахаридов, определить их органолептические, физико-химические и микробиологические показатели, изучить влияние полученных концентратов на заквасочную микрофлору;
провести оценку экономической эффективности разработанной технологии;
адаптировать систему ХАССП для контроля технологического процесса производства концентратов ГОС.
Научная новизна работы состоит в следующем: - изучено влияние рН среды на эффективность растворения лактозы в электроактивированной воде;
- обоснован выбор ферментного препарата для проведения процесса
трансгалактозилирования в лактозосодержащем сырье, подвергнутом
электрохимической активации;
изучены закономерности процесса трансгалактозилирования в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки, подвергнутых электроактивации;
- установлены оптимальные параметры получения галактоолигосахаридов
из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки;
- изучены состав и свойства концентратов галактоолигосахаридов.
Научная новизна работы подтверждается выдачей патента РФ
№ 2379903 «Способ получения концентрата галактоолигосахаридов (варианты)».
Практическая значимость работы. На основе проведенных исследований разработаны способы получения концентратов галактоолигосахаридов из растворов лактозы и пермеата молочной сыворотки. Подготовлена и утверждена техническая документация на концентраты галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья (СТО 02067965-001-2010). Проведена опытно-промышленная выработка концентратов на базе ОАО МК «Ставропольский». Результаты работы используются в учебном процессе студентов специальностей 240901.65, 240902.65 и 260303.65.
Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на отчетных научно-технических конференциях Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь, 2005, 2008 - 2011 гг.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2006, 2008); всероссийской научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества - будущему России» (г. Ставрополь, 2006); международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные» (г. Москва, 2007); конференции «Научно-практические аспекты совершенствования
качества продуктов детского и геродиетического питания» (г. Истра, 2009); международной конференции «Ion transport in organic and inorganic membranes» (г. Краснодар, 2010); международном научно-практическом семинаре «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики» (г. Ставрополь, 2011), международной конференции «Bridging training and research for industry and the wider community» (г. Милан, 2011).
Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 19 печатных работ, в том числе 7 статей в рекомендованных ВАК изданиях и один патент РФ.
Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 138 наименований, в том числе 91 иностранный источник, и 5 приложений.
Содержание работы изложено на 145 страницах, включая 27 таблиц и 37 рисунков.
Похожие диссертации на Разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья
