Kemerovo, Kemerovo, Russian Federation
Kemerovo, Kemerovo, Russian Federation
Kemerovo, Kemerovo, Russian Federation
Emergence of the dairy products enriched with milky proteinaceous concentrates is connected with low level of consumption of protein the population. Results of a research of structure of two samples of milk protein concentrates – Promilk 852 FBI and Promilk Kappa Optimum for the purpose of their further application in production of dairy products are presented in article. Fractions of proteins of milk protein concentrates with use of size of molecular weight are defined. As a result of electrophoretic division of fractions of proteins the method of a free electrophoresis by means of a cell for an electrophoresis of MINI-PROTEAN has received an initial electrophoregram. In the studied samples the number of fractions of serumal proteins and casein is identified. Absolute values of fractions of serumal proteins and casein in samples of milk protein concentrates are calculated. On the basis of the received values of fractions of serumal proteins and casein their percentage in milk protein concentrates is determined. The received results allow to draw a conclusion that the studied samples of milk protein concentrates can be used in production of dairy products as an additional component for increase in nutrition value of a ready-made product.
Milk protein, casein, whey protein, fractionating of proteins, milk protein concentrate
Введение
В настоящее время на молочном рынке все чаще появляются продукты, произведенные с использо-ванием молочно-белковых концентратов. Данная тенденция связана с нехваткой пищевого белка в питании человека, которая, вероятно, сохранится.
В отличие от жиров и углеводов, белки не накапливаются в резерве и не образуются из других пищевых веществ, являясь незаменимой частью пищи. При недостатке белков возникают серьезнейшие нарушения работы желез внутренней секреции, состава крови, ослабление умственной деятельности, замедление роста и развития детей, снижение сопротивляемости к инфекциям.
Как источник энергии белки имеют второстепенное значение, поскольку могут быть заменены жирами и углеводами. В зависимости от аминокислотного состава выделяют полноценные (содержащие все восемь незаменимых аминокислот) и неполноцен-ные белки. Источником первых являются мясо, рыба, птица, яйца и молочные продукты. Растительная пища содержит в основном неполноценные белки. При организации питания следует учитывать, что из белков животных продуктов в кишечнике всасывается более 90 % аминокислот, из растительных – 60–80 %. Наиболее быстро перевариваются белки молочных продуктов и рыбы, затем мяса (говядины быстрее, чем свинины и баранины), далее хлеба и круп, причем быстрее – белки пшеничного хлеба из муки высших сортов и манной крупы. Последнее имеет большое значение для лечебных диет, но не для питания здорового человека. Рациональное питание подразумевает сочетание животных и растительных продуктов, улучшающее сбалансированность аминокислот. Вреден длительный избыток белка в питании, ведущий к перегрузке печени и почек продуктами его распада, перенапряжению секреторной функции пищеварительного аппарата, усилению гнилостных процессов в кишечнике, накоплению продуктов азотистого обмена со сдвигом кислотно-основного состояния организма в кислую сторону. Поэтому при недостаточности почек и печени, подагре и некоторых других заболеваниях потребление белка ограничивают или даже временно исключают [1].
Белки или протеины (от греч. protos – первый) – высокомолекулярные полимерные соединения, построенные из аминокислот. В их состав входит около 53 % углерода, 7 % водорода, 22 % кислорода, 15–17 % азота и от 0,3 до 3 % серы.
В некоторых белках присутствуют фосфор, железо и другие элементы [2, 14].
Все белки, в зависимости от их строения
и свойств, делятся на две группы: простые
и сложные. Простые белки (альбумины, глобулины) состоят только из аминокислот,
в молекуле сложных белков помимо белковой части имеются соединения небелковой природы. Например, липопротеины кроме белка содержат липиды, гликопротеины – углеводы, фосфо-протеины – фосфорную кислоту и пр. [3].
Цель данного исследования: проведение анализа состава двух образцов молочно-белковых концентратов – Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum с целью применения их в производстве молочных продуктов. Для этого были идентифи-цированы фракции белков методом электрофо-ретического разделения с использованием величин молекулярного веса, а также определены абсолют-ные значения белков в изученных образцах молочно-белковых концентратов [4].
Объекты и методы исследований
Объектом исследования являются молочно-белковые концентраты, которые изучены в лаборатории научно-образовательного центра Кемеровского технологического института пищевой промышленности (университета). Фракционирование белков выполнено с помощью ячейки для электрофореза MINI-PROTEAN двух наименований молочно-белковых концентратов: Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum.
Метод свободного электрофореза, детально разработанный лауреатом Нобелевской премии
А. Тизелиусом, основан на различии в скорости движения (подвижности) белков в электрическом поле, которая определяется величиной заряда белка при определенных значениях рН и ионной силы раствора. В настоящее время более широкое распространение получили методы зонального электрофореза белков на различных носителях, в частности на твердых поддерживающих средах: гелях крахмала и полиакриламида, целлюлозе. Преимущества их, по сравнению с методом свободного электрофореза, состоят в том, что исключается размывание границы белок – растворитель в результате диффузии и конвекции, не требуется налаживания сложной аппаратуры для определения положения границы, а для анализа необходимо небольшое количество белка [5].
Результаты и их обсуждение
На рис. 1 показана исходная электрофореграмма исследованных образцов молочно-белковых концентратов. Линии 2 и 3 относятся к МБК Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum соответственно.
При обработке данных рис. 1 получена электрофореграмма с различными величинами молекулярного веса, которые определены электрофорезом исследованных образцов молочно-белковых концентратов в результате разделения фракций МБК методом свободного электрофореза.
Рисунок 1 – Исходная электрофореграмма образцов
Figure 1 – Initial electrophoregram of the samples
На рис. 2 показана обработанная в программе TotalLab™ Quant v12.3 электрофореграмма исследованных образцов МБК: Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum.
Анализируя рис. 2, можно определить молекулярный вес каждой фракции белка в каждом образце молочно-белкового концентрата.
По результатам исследования получены следующие результаты, отражающие величину молекулярного веса фракций белка, представлен-ные в табл. 1 и 2.
Определение молекулярного веса позволяет идентифицировать различные белки по фракциям.
С использованием данных табл. 1 белки молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI разделены на следующие фракции:
– αs2-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 26,268 кДа;
– αs1-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 23,347 кДа.
Вышеупомянутые фракции относятся к фракциям казеина [6].
Анализ данных табл. 2 позволяет идентифицировать фракции белков молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum:
– иммуноглобулин M, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе
1152,5 кДа;
– иммуноглобулин D, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе
180,652 кДа;
– альбумин сыворотки крови, соответствующий,
по справочным данным, молекулярной массе
49,705 кДа.
Вышеупомянутые белки относятся к фракциям сывороточных белков [7].
На следующем этапе идентифицированы фракции казеина с использованием данных табл. 2:
– αs2-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 26,93 кДа;
– αs1-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 22,557 кДа;
По результатам исследований можно сделать вывод о том, что молочно-белковый концентрат Promilk 852 FBI содержит две фракции казеина
(αs2-казеин, αs1-казеин). Фракций сывороточных белков в данном молочно-белковом концентрате не выявлено [8].
Молочно-белковый концентрат Promilk Kappa Optimum содержит три фракции сывороточных белков (иммуноглобулин M, иммуноглобулин D, альбумин сыворотки крови) и две фракции казеина (αs2-казеин, αs1-казеин).
Рисунок 2 – Электрофореграмма, обработанная
в программе TotalLab™ Quant v12.3
Figure 2 – Electrophoregram processed in TotalLab™ Quant v12.3
Таблица 1 – Молекулярный вес фракций белка
МБК Promilk 852 FBI
Table 1 – Molecular weight of the fractions of protein
MPC Promilk 852 FBI
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
Молекулярный вес, кДа |
|
Promilk 852 FBI |
1 |
26,268 |
|
2 |
23,347 |
Таблица 2 – Молекулярный вес фракций белка
МБК Promilk Kappa Optimum
Table 2 – Molecular weight of the fractions of protein
MPC Promilk Kappa Optimum
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
Молекулярный вес, кДа |
|
Образец Promilk Kappa Optimum |
1 |
1152,500 |
|
2 |
180,652 |
|
|
3 |
49,705 |
|
|
4 |
26,930 |
|
|
5 |
22,557 |
Исходные данные для расчета абсолютных значений фракций белков молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI представлены в табл. 3.
Таблица 3 – Данные для расчета абсолютных значений фракций белков МБК Promilk 852 FBI
Table 3 – Data for calculation of absolute values for fractions of protein MPC Promilk 852 FBI
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
%, от общего содержания казеинов |
%, от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
Общее количество сывороточных белков на 100 г |
Общее количество казеина на 100 г |
Общее количество белка |
|
Promilk 852 FBI |
1 |
63,12 |
– |
63,12 |
– |
80,39 |
80,39 |
|
2 |
36,88 |
– |
36,88 |
Таблица 4 – Абсолютные значения фракций
казеина МБК Promilk 852 FBI
Table 4 – Absolute values for casein fractions MPC Promilk 852 FBI
|
Фракция казеина |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания белка |
|
as2-казеин |
50,74 |
63,12 |
63,12 |
|
as1-казеин |
36,88 |
36,88 |
36,88 |
С использованием данных табл. 3 рассчитаны абсолютные значения фракций казеина. Полученные данные представлены в табл. 4.
По данным табл. 4 можно сделать вывод о том, что наибольшее содержание во фракциях казеина молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI имеет фракция as2-казеина, а наименьшее значение у as1-казеина [9].
Исходные данные для расчета абсолютных значений фракций белков молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum представлены в табл. 5.
С применением данных табл. 5 вычислены абсолютные значения фракций сывороточных белков. Полученные данные представлены в табл. 6.
По полученным данным (табл. 6) можно сформулировать вывод о наибольшем содержании во фракциях сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optimum фракции иммуноглобулина D и наименьшем содержании фракций иммуногло-булина M и альбумина сыворотки крови (0,91 и 0,92 г/100 г соответственно) [10]. Наибольший процент содержания от общего количества белка имеет фракция иммуноглобулина D (7,36 %).
На следующем этапе был произведен расчет фракций казеина МБК Promilk Kappa Optimum с использованием исходных данных табл. 5. Данные представлены в табл. 7.
Таблица 5 – Данные для расчета абсолютных значений фракций сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optimum
Table 5 – Data for calculation of absolute values for fractions of whey proteins MPC Promilk Kappa Optimum
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
Общее количество сывороточных белков на 100 г |
Общее количество казеина на 100 г |
Общее количество белка |
|
Promilk Kappa Optimum |
1 |
– |
11,59 |
1,11 |
7,85 |
73,99 |
81,84 |
|
2 |
– |
76,69 |
7,36 |
||||
|
3 |
– |
11,72 |
1,12 |
||||
|
4 |
56,73 |
– |
51,29 |
||||
|
5 |
43,27 |
– |
39,12 |
Таблица 6 – Абсолютные значения фракций сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optium
Table 6 – Absolute values for fractions of whey proteins MPC Promilk Kappa Optium
|
Фракция |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
|
Иммуноглобулин M |
0,91 |
11,59 |
1,11 |
|
Иммуноглобулин D |
6,02 |
76,69 |
7,36 |
|
Альбумин сыворотки крови |
0,92 |
11,72 |
1,12 |
Таблица 7 – Абсолютные значения фракций казеина
МБК Promilk Kappa Optimum
Table 7 – Absolute values for fractions of casein
MPC Promilk Kappa Optimum
|
Фракция казеина |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания белка |
|
as2-казеин |
41,97 |
56,73 |
51,28 |
|
as1-казеин |
32,02 |
43,27 |
39,13 |
По данным табл. 7 можно сделать вывод о наибольшем содержании во фракциях казеина молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum фракции αs2-казеина и наименьшем содержании фракции αs1-казеина. Самую большую величину процента от общего содержания белка имеет фракция as2-казеина (51,28 %) [11, 12].
Процентное содержание сывороточных белков и казеинов от общего количества белка в молочно-белковых концентратах Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum представлено в табл. 8.
Таблица 8 – Процентное содержание сывороточных белков и казеинов МБК Promilk 852 FBI
и Promilk Kappa Optimum
Table 8 – Percentage of whey proteins and caseins
MPC Promilk 852 FBI and Promilk Kappa Optimum
|
|
Promilk 852 FBI |
Promilk Kappa Optimum |
|
% содержания сывороточных белков от общего содержания белка |
– |
9,59 |
|
% содержания белков-казеинов от общего содержания белка |
100 |
90,41 |
По данным табл. 8 можно судить о том, что молочно-белковый концентрат Promilk 852 FBI содержит только белки-казеины, а молочно-белковый концентрат Promilk Kappa Optimum обладает высоким содержанием (90,41 %) белков-казеинов. Кроме того, в данном МБК присутствуют сывороточные белки (9,59 %) [13].
