STUDYING OF FRACTIONAL COMPOSITION OF MILK-PROTEIN CONCENTRATES FOR THE PURPOSE OF THEIR APPLICATION IN PRODUCTION OF DAIRY PRODUCTS
Rubrics: FOOD PRODUCTION TECHNOLOGY
Authors:
1.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
2.
Kemerovo State University
3.
Kemerovo Institute of Food Science and Technology (University)
Type:
Article
Pages:
from 69
to 73
Status:
Published
Received:
23.07.2017
Accepted:
23.07.2017
Published:
23.07.2017
Subject area:
UDK 637.14
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
UDK 66 Химическая технология. Химическая промышленность. Родственные отрасли
UDK 60 Прикладные науки. Общие вопросы
Language:
Russian
Keywords:
Milk-protein concentrate, milk protein, casein, whey proteins, fractionation of proteins
Abstract (English):
Now, in order to increase the level of consumption of protein by population there appear food products enriched with milk- protein concentrates in the market of dairy products The article deals with the results of the research on the composition of two samples of milk protein concentrates - Neoprolakt U (1) and Promilk Kappa Optimum 85 for the purpose of their further application in production of dairy products. Fractions of proteins of milk-protein concentrates have been identified using the value of molecular weight. The initial electrophoregram has been obtained as a result of electrophoretic fractionation of proteins with the method of free electrophoresis by means of a MINI-PROTEAN cell for electrophoresis. The number of fractions of whey proteins and casein has been identified in the studied samples. Absolute values of fractions of whey proteins and casein in the samples of milk-protein concentrates have been defined. On the basis of the obtained absolute values of fractions of whey proteins and casein their percentage in milk-protein concentrates has been calculated. The obtained results allow us to conclude that the studied samples of milk-protein concentrates can be used in production of dairy products as an additional component in order to increase nutritive value of the finished product.
Now, in order to increase the level of consumption of protein by population there appear food products enriched with milk- protein concentrates in the market of dairy products The article deals with the results of the research on the composition of two samples of milk protein concentrates - Neoprolakt U (1) and Promilk Kappa Optimum 85 for the purpose of their further application in production of dairy products. Fractions of proteins of milk-protein concentrates have been identified using the value of molecular weight. The initial electrophoregram has been obtained as a result of electrophoretic fractionation of proteins with the method of free electrophoresis by means of a MINI-PROTEAN cell for electrophoresis. The number of fractions of whey proteins and casein has been identified in the studied samples. Absolute values of fractions of whey proteins and casein in the samples of milk-protein concentrates have been defined. On the basis of the obtained absolute values of fractions of whey proteins and casein their percentage in milk-protein concentrates has been calculated. The obtained results allow us to conclude that the studied samples of milk-protein concentrates can be used in production of dairy products as an additional component in order to increase nutritive value of the finished product.
Keywords:
Milk-protein concentrate, milk protein, casein, whey proteins, fractionation of proteins
Milk-protein concentrate, milk protein, casein, whey proteins, fractionation of proteins
Получение концентрата молочного белка или молочного белкового концентрата осуществляется из обезжиренного молока с применением мето- дов ультрафильтрации/диафильтрации. В процессе ультрафильтрации обезжиренное молоко разделяется на ультраконцентрат (ретентат), который обо- гащен белками молока, и ультрафильтрат (перме- ат), в основном состоящий из воды и низкомолеку- лярных веществ молока: лактозы, витаминов, мак- ро- и микроэлементов. Распылительной сушкой ультраконцентрата получают молочные белковые концентраты. В процессе диафильтрации использу- ется разбавление ультраконцентрата водой и его повторная ультрафильтрация. Белки в МБК представлены белковыми ком- плексами из казеина и сывороточных белков. Казе- ин в концентрате молочного белка присутствует в мицеллярной форме, которая похожа на форму ка- зеинов в молоке, а сывороточные белки находятся в нативной или денатурированной форме. Поскольку связанные с белком минеральные вещества при ультрафильтрации не отделяются, содержание золы молочно-белковых концентратов достаточно высо- кое (7-8 %). Содержание белка в МБК может со- ставлять величину от 42 до 85 % в зависимости от вида МБК [3]. Молочные белковые концентраты имеют ярко выраженный молочный вкус. Основными областя- ми их применения являются, прежде всего, произ- водство сыров и творога, в т.ч. зерненого. Их при- менение допускается также в производстве йогурта, сметаны, других молочных продуктов, майонезов, других соусов [2]. Целью данного исследования явилось проведе- ние анализа состава двух образцов молочно- белковых концентратов - Неопролакт У (1) и Promilk Kappa Optimum 85 с целью применения их в производстве молочных продуктов. Для этого были идентифицированы фракции белков методом электрофоретического разделения с использовани- ем величин молекулярного веса, а также определе- ны абсолютные значения белков в изученных об- разцах молочно-белковых концентратов. Объекты и методы исследований Объектом исследования являются молочно- белковые концентраты, которые были изучены в лаборатории научно-образовательного центра Ке- меровского технологического института пищевой промышленности (университета). Фракционирова- ние белков было выполнено с помощью ячейки для электрофореза MINI-PROTEAN двух наименова- ний молочно-белковых концентратов: «Неопро- лакт У (1)» и «Promilk Kappa Optimum 85». Метод свободного электрофореза заключается на различии в скорости движения (подвижности) белков в электрическом поле, которая определяется величиной заряда белка при определенных значе- ниях рН и ионной силы раствора. Результаты и их обсуждение На рис. 1 показан пример исходной электрофо- реграммы образца молочно-белкового концентрата Неопролакт У (1) и Promilk Kappa Optimum 85. При анализе данных рис. 1 получена электрофо- реграмма с величинами молекулярного веса, опре- деленными в исследованных образцах молочно- белковых концентратов в результате электрофоре- тического разделения фракций белков. Рис. 1. Исходная электрофореграмма образцов На рис. 2 показана электрофореграмма, обрабо- танная в программе TotalLab™ Quant v12.3 Рис. 2. Электрофореграмма, обработанная в программе TotalLab™ Quant v12.3 В обработанной электрофореграмме полосы 2 и 3 соответствуют МБК Неопролакт У (1), а полосы 4 и 5 относятся к МБК Promilk Kappa Optimum 85. Полоса 1 является маркером. Анализируя рис. 2, можно определить молеку- лярный вес каждой фракции белка в образцах мо- лочно-белковых концентратов. По результатам исследования получены следу- ющие результаты, отражающие величину молеку- лярного веса фракций белка, представленные в табл. 1 и 2. Таблица 1 Молекулярный вес фракций белка МБК Неопролакт У (1) Наименование продукта Номер полосы Молекулярный вес, кДа Образец Неопролакт У (1) (линия 2, 4) 1 80,000 2 64,373 3 50,110 4 27,075 5 15,521 6 12,458 Таблица 2 Молекулярный вес фракций белка МБК Promilk Kappa Optimum 85 Наименование продукта Номер полосы Молекулярный вес, кДа Образец Pro- milk Kappa Optimum 85 (линия 4, 5) 1 65,166 2 57,935 3 15,387 4 8,407 Определение молекулярного веса позволяет идентифицировать различные белки по фракциям. С использованием данных табл. 1 белки молоч- но-белкового концентрата Неопролакт У (1) разде- лены на следующие фракции: β-лактоглобулин, соответствующий по спра- вочным данным молекулярной массе 80,000 кДа; α-лактальбумин, соответствующий по спра- вочным данным молекулярной массе 64,373 кДа; иммуноглобулин, соответствующий по спра- вочным данным молекулярной массе 50,110 кДа. Вышеупомянутые белки относятся к фракциям сывороточных белков [2]. На следующем этапе идентифицированы фрак- ции казеина с использованием данных табл. 1: αs1-казеин, соответствующий по справочным данным молекулярной массе 27,075 кДа; αs2-казеин, соответствующий по справочным данным молекулярной массе 15,521 кДа; β-казеин, соответствующий по справочным данным молекулярной массе 12,458 кДа. Анализ данных табл. 2 позволяет идентифици- ровать фракции белков молочно-белкового концен- трата Promilk Kappa Optimum 85: β-лактоглобулин, соответствующий по спра- вочным данным молекулярной массе 65,166 кДа; α-лактальбумин, соответствующий по спра- вочным данным молекулярной массе 57,935 кДа. Вышеперечисленные белки относятся к фракци- ям сывороточных белков [4]. При анализе данных из молочно-белкового кон- центрата Promilk Kappa Optimum 85 выделены сле- дующие фракции казеина: αs1-казеин, соответствующий по справочным данным молекулярной массе 15,387 кДа; αs2-казеин, соответствующий по справочным данным молекулярной массе 8,407 кДа [4]. По результатам исследований можно сделать вывод о том, что молочно-белковый концентрат Неопролакт У (1) содержит 3 фракции сывороточ- ных белков (β-лактоглобулин, α-лактальбумин, им- муноглобулин) и 3 фракции казеина (αs1-казеин, αs2- казеин, β-казеин). Молочно-белковый концентрат Promilk Kappa Optimum 85 содержит 2 фракции сывороточных белков (β-лактоглобулин, α-лактальбумин) и 2 фракции казеина (αs1-казеин, αs2-казеин). Результаты расчета абсолютных значений фракций белков молочно-белкового концентрата Неопрлакт У (1) представлены в табл. 3. Данные для расчета абсолютных значений фракций белков МБК Неопролакт У (1) Таблица 3 Наименование продукта Номер полосы %, от общего содержания казеинов %, от общего содержания сывороточных белков % от общего содержания белка Содержание сывороточных белков на 100 г Содержание казеина на 100 г Содержание белка г/100 г Образец Неопро- лакт У (1) (линия 2, 4) 1 - 25,20 11,03 4,06 5,22 9,28 2 - 51,50 22,54 3 - 23,30 10,20 4 17,61 - 9,90 5 13,86 - 7,79 6 68,53 - 38,54 С использованием данных табл. 3 были рассчита- ны абсолютные значения фракций сывороточных белков. Полученные данные представлены в табл. 4. По данным табл. 4 можно сделать вывод о том, что наибольшее содержание во фракциях сыворо- точных белков молочно-белкового концентрата Неопролакт У (1) имеет фракция α-лактальбумина, а наименьшее значение у иммуноглобулина. Наибольший процент от общего содержания белка (22,40 %) имеет фракция α-лактальбумина. Таблица 4 Фракции сыво- роточных бел- ков Абсолютное содержание фракции на100г, г/100г % от общего содержания сывороточ- ных белков % от общего содержа- ния белка β-лактальбумин 1,023 25,2 11,02 α-лактальбумин 2,079 51,2 22,40 иммуноглобулин 0,946 23,3 10,19 Абсолютные значения фракций сывороточных белков МБК Неопролакт У (1) Абсолютные значения фракций казеина молоч- но-белкового концентрата Неопролакт У (1) пред- ставлены в табл. 5. Таблица 5 Абсолютные значения фракций казеина МБК Неопролакт У (1) Фракции казеина Содержание фракции на 100г, г/100г % от общего содержания казеинов % от общего содержания белка αs1-казеин 0,919 17,61 9,90 αs2-казеин 0,723 13,86 7,79 β-казеин 3,577 68,53 38,55 По данным табл. 5 можно сделать вывод о том, что наибольшее содержание во фракциях казеинов молочно-белкового концентрата Неопролакт У (1) имеет фракция β-казеина, наименьшее значение у αs2-казеина. Самый высокий процент от общего содержания белка (38,55 %) имеет фракция β-казеина [5]. Результаты расчета абсолютных значений фрак- ций белков молочно-белкового концентрата Pro- milk Kappa Optimum 85 представлены в табл. 6. С использованием данных табл. 6 были рассчита- ны абсолютные значения фракций сывороточных белков. Полученные данные представлены в табл. 7. По данным табл. 7 можно сделать вывод о том, что наибольшее количество во фракциях сыворо- точных белков молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum 85 имеет фракция β- лактальбумина, а наименьшее значение у α- лактальбумина. Наибольшим процентом от общего содержания белка (21,11 %) обладает фракция β- лактальбумина [6]. Абсолютные значения фракций казеина молоч- но-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum 85 представлены в табл. 8. Таблица 6 Данные для расчета абсолютных значений фракций белков МБК Promilk Kappa Optium 85 Наименование продукта Номер полосы %, от общего содержания казеинов %, от общего содержания сыво- роточных белков % от общего содержания белка Содержание сывороточных белков на 100 г Содержание казеина на 100 г Содержание белка, г/100 г Образец Promilk Kappa Optimum 85 (линия 4, 5) 1 - 75,76 21,11 21,76 56,32 78,08 2 - 24,24 6,75 3 79,54 - 57,38 4 20,46 - 14,76 Таблица 7 Абсолютные значения фракций сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optimum 85 Фракции сывороточных бел- ков Абсолютное содержание фракции на 100г, г/100г % от общего содержания сывороточных белков % от общего содержания белка β-лактальбумин 16,485 75,76 21,11 α-лактальбумин 5,275 24,24 6,76 Таблица 8 Абсолютные значение фракций казеина МБК Promilk Kappa Optimum 85 белковых концентратах Неопролакт У (1) и Promilk Kappa Optimum 85 представлено в табл. 9. Фракции казеина Абсолютное содержание фракции на 100г, г/100г % от обще- го содержа- ния казеи- нов % от обще- го содер- жания бел- ка αs1-казеин 44,797 79,54 57,37 αs2-казеин 11,523 20,46 14,76 Таблица 9 Процентное содержание сывороточных белков Неопролакт У (1) Promilk Kappa Optimum 85 % содержания сыворо- точных белков от обще- го содержания белка 43,75 27,87 % содержания казеинов от общего содержания белка 56,25 72,13 и казеинов МБК Неопролакт У (1) и Promilk Kappa Optimum 85 Анализируя данные табл. 8, можно сделать вы- вод о том, что наибольшее содержание во фракциях казеинов молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum 85 имеет фракция αs1-казеина, наименьшее значение у αs2-казеина. Самый высо- кий процент от общего содержания белка (57,37 %) имеет фракция αs1-казеина [7]. Процентное содержание сывороточных белков и казеинов от общего количества белка в молочно- По данным табл. 9 можно судить о высоком содержании казеинов (72,13 %) в молочно-белко- вом концентрате Promilk Kappa Optimum 85 [8].
1. Udalenie β-laktoglobulina iz molochnoy syvorotki s pomosch'yu hitozana / A.V. Bakulin, S.A. Lopatin, T.S. Scherbinina, V.P. Varlamov, V.P. Kurchenko, S.G. Botina, E.Yu. Agarkova, V.D. Haritonov // Molochnaya promyshlennost'. - 2012. - № 11. - S. 62-64.
2. Losev, A.N. Kislomolochnyy napitok s mikropartikulyatom syvorotochnyh belkov / A.N.Losev, E.I. Mel'nikova, E.B. Stanislavskaya // Pischevaya promyshlennost'. - 2015. - № 12. - S. 36-38.
3. Vydelenie β-laktoglobulina iz syvorotki: ispol'zovanie razlichnyh form hitozana / V.P. Varlamov, T.S. Scherbinina, A.V. Bakulin [i dr.] // Molochnaya promyshlennost'. - 2013. - № 11. - S. 56-57.
4. Primenenie tehnologicheski funkcional'nyh belkov «PROCREAM 151S» v proizvodstve morozhenogo / A.A. Tvorogova, N.V. Kazakova, A.V. Spiridonova [i dr.] // Molochnaya promyshlennost'. - 2014. - № 7. - C. 64-65.
5. Gorbatova, K.K. Himiya i fizika moloka / K.K. Gorbatova, P.I. Gun'kova. - SPb.: GIORD, 2012. - 336 s.
6. Mel'nikova, E.I. Primenenie funkcional'nyh molochnyh belkov v tehnologii morozhenogo / E.I. Mel'nikova, A.N. Ponomarev, E.E. Popova // Molochnaya promyshlennost'. - 2012. - № 12. - S. 64-65.
7. Dymar, O.V. Tehnologicheskie aspekty ispol'zovaniya mikropartikulyatov syvorotochnyh belkov pri proizvodstve molochgyh produktov / O.V. Dymar // Molochnaya promyshlennost'. - 2014. - № 6. - S. 18-21.
8. Funkcional'nye ingredienty na osnove molochnoy syvorotki v proizvodstve marzhinal'nyh molochnyh produktov / V.S. Somov, M.N. Omarov, M.S. Zolotoreva, I.A. Evdokimova // Molochnaya promyshlennost'. -2014. - № 8. - S. 54-55.
