Способ выделения белков из молочной сыворотки
Изобретение относится к биотехнологии, касается способа электроконтактного выделения остаточного белка из молочной сыворотки и может быть использовано в молочной промышленности. Цель изобретения - удешевление способа за счет снижения удельных энергозатрат. Для достижения цели проводят коагуляцию остаточного белка молочной сыворотки в катодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока на катоде 0,002- 0,1 А/см2. Полученную суспензию разделяют в поле массовых сил на белковую массу и осветленную сыворотку, которой заполняют анодную камеру. Новым признаком в способе является установление нижнего предела рН (6,51 + 0,05) - 0,005 (Т°С - 25), при котором наблюдается насыщение процесса коагуляции белков и их агрегативная устойчивость, где Т°С - температурный интервал 20-45°С. При выдерживании указанного режима снижаются удельные энергозатраты на выделение остаточного белка сыворотки. 1 ил., 1 табл. и С
СОЮЗ СОВЕТСКИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ
РЕСПУБЛИК
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪ|ТИЯМ
ПРИ ГКНТ СССР
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4751944/13 (22) 23.10.89 (46) 30.03.92. Бюл. М 12 (71) Институт прикладной физики АН МССР (72) Ю.М.Пыргару (53) 637.142.2;637.146,35:637 146.4 (088,8) (56) Авторское свидетельство СССР
М 747458, кл. А 23 С 19/02, 1980.
Авторское свидетельство СССР
N . 1220608, кл. А 23 С 21/00, 1986. (54) СПОСОБ ВЫДЕЛЕНИЯ БЕЛКОВ ИЗ
МОЛОЧНОЙ СЫВОРОТКИ (57) Изобретение относится к биотехноло- гии, касается способа электроконтактного выделения остаточного белка из молочной сыворотки и может быть использовано в молочной промышленности. Цель изобретения — удешевление способа за счет
Изобретение относится к биотехнологии и пищевой промышленности, а именно к способам извлечения остаточного белка из молочной сыворотки, Известен способ извлечения белковых компонентов в результате их электроконтактной коагуляции в анодной камере диаф-. рагменного электролизера при . плотности тока на аноде 0,05 — 0,3 A/cì
Однако повышенная кислотностьконечного продукта и его загрязнение продуктами электрохимических реакций на аноде снижают его потребительскую ценность.
Известен также способ выделения остаточного белка из молочной сыворотки в ка тодной камере диафрагменного электролиэера при 60 С и плотности тока
0,002-0,1 А/см согласно которому анод2, ную камеру заполняют осветленной сыво„„5U 1722383 А1 (sl)s А 23 С 21/00 // А 23 J 1/20 снижения удельных энергозатрат, Для достижения цели проводят коагуляцию остаточного белка молочной сыворотки в катодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока на катоде 0,0020,1 А/см . Полученную суспензию разделяют в поле массовых сил на белковую массу и осветленную сыворотку, которой заполняют анодную камеру.. Новым признаком в способе является установление нижнего предела. рН (6,51 + 0,05) — 0,005 (Т С вЂ” 25), при котором наблюдается насыщение процесса коагуляции белков и их агрегативная устойчивость, где Т С температурный интервал 20 — 450С; При выдерживании указанного режима снижаются удельные энергозатраты на выделение остаточного белка сыворотки. 1 ил„1 табл, роткой с рН 7,0 — 7,5 после выделения из нее скоагулированного белка. 4
Недостатком способа является большая Я степень подщелачивания (рНисх 4,5), что понижает потребительскую ценность продукта и требует повышенных энергетических Ор затрат.
Ы
Цель изобретения — удешевление способа за счет уменьшения удельных энергозатрат. еЪ . Для этого в известном способе выделения остаточного белка из молочной сыворотки путем пропускания .через нее постоянного электрического тока плотностью 0,002-0,1 А/см в катодной камере диафрагменного электролизера, дальнейшего разделения агрегированной белковой массы от осветленной сыворотки и заполнения ею анодной камеры для достижения постав1722383 ретация расчетных (сплошная линия) и экспериментальныхх (звездочки) результатов, Согласно приведенному графику процесс коагуляции начинается при достижении рН 6,2 и переходит в стадию насыщения при рН 6,51 (tg угла наклона третьего линейного участка равен 0,003067). Таким образом, для образования агрегативно-устойчивой дисперсной фазы, позволяющей отделение от дисперсной среды в поле массовых сил, достаточно, чтобы рН среды превышал лишь значение 6,51-0,05. Для этого необходимо пропускать через ячейку меньшее количество электричества, чем для достижения рН
7,0-7,5.
Сопоставительный анализ изобретения с прототипом показывает, что предлагаемый способ отличается от известного тем, что для достижения той же степени извлечения остаточного белка рН среды должен превышать, в общем, лишь значения 6,51+
50 ленной цели процесс ведут при минимальной достаточной степени подщелачивания среды, рН которой должен быть не менее (6,51+ 0,05) - 0,005 (T С-255 С), для интервала температур 20-45"С. Процесс электрокоагу- 5 ля ции ведут в интервале температур 20 (температура сыворотки, поступающей с производства) 45 С, в котором исключена вероятность конформационных изменений, ведущих к потере биологической ценности 10 белка, Поэтому, ввиду температурной зависимости активной кислотности, в значение рН -(6,51 + 0,05) вводят определенную экспериментально температурную поправку
0.005 (Т С вЂ” 25 ), где 0,005 = hp H Л Т С = 1. 15
Предлагаемый способ извлечения оста-. точного белка из молочной сыворотки реализуется следующим образом.
Молочную сыворотку с исходным рН 4,5 пропускают через катодную камеру диаф- 20 рагменного электролизера. В анодную ка- .. меру поступает осветленная обработанная сыворотка, Процесс проводят при постоянной плотности тока на катоде 0.015 А/см и постоянной температуре 25ОС, В процессе 25 электролиза происходит коагуляция белка в силу совокупности факторов (непосредственный электролиз гидратных оболочек, взаимодействие на границе с газовым пузырьком, градиенты и концентрация гидро- 30 ксильных ионов и др.). Скоагулированный из полученной гетерофазной системы жидкость-пена белок после перемешивания отделяют в поле массовых сил, а надосадочную жидкость анализируют спектрофотометрически. Полученные данные были обработаны методом линейной регрессии для ломаной зависимости.
Ка чертеже дана графическая интерп0,05 (0,05 — точность прибора "рН-340"). Таким дбразом,;для выделения одинакового количества белковой массы (что будет показано) необходимо провести электролиз меньшего количества воды из сыворотки, а значит необходимо (в соответствии с законом Фарадея) пропускать через ячейку меньшее количество электричества. Это значит, что удельные энергозатраты (затраты на единицу массы выделенного белка) меньше.
Выделение примерно равного количества белка при рН - 6 51 и больше вплоть до значений рН денатурации 11,2 обьясняется характером диссоциации поверхностных амина-. и карбоксильных групп белков, который зависит от активной кислотности среды, Известно, что максимально диссоциированные группы создают вокруг себя наиболее плотные гидратные оболочки, которые препятствуют коагуляции.
Для решения связанных с этим противоречий предлагается подщелачивание, в данном случае электролитическое, в такой степени, чтобы продуктами электролиза нейтрализовать часть диссоциированных групп, но не отклоняясь сильно от рН изоэлектрических, т.е. до превалирования рН
6,50 — 6,51. Дальнейшее повышение рН лимитирует процесс, так как уход от рКизд. уплотняет общие гидратные оболочки, На чертеже представлена зависимость степени извлечения белка в надосадочной жидкости от активной кислотности среды, измененной в процессе электролиза молочной сыворотки в катодной камере диафрагменного электролизера. Степень извлечения определяясь спектрофотометрически, по изменению оптической плотности осветленной сыворотки на длине волны
278 нм. Анализ оптической плотности в видимом диапазоне света не верен, так как сывороточный белок находится в растворенном состоянии (раствор прозрачен, если отделить казеиновую пыль) и поглощает свет лишь в ультрафиолетовой области (например, 278 нм).
Способ иллюстрируется примером, Процесс проводят при следующих параметрах: площадь катода 200 см; сила тока стабилизировалась при J = ЗА (т.е. 0,015
A/ñì, что соответствует и режимам прототипа); проточность через катодную камеру П
= 500 мл/ч.
Результаты выделения белка приведены в таблице.
Исходя из данных таблицы, а также приведенного графика, можно отметить, что степень выделения белков достигает предельного значения при рН 6,51 — 6,52, 1722383
Обработка сыворотки при рН 7 по известному способу требует дополнительных 15 мин обработки, на что необходимо затратить работу, рав (ЗА 4.0В 15мин 30 В ную И= . — 30 Втч.
60ч.
Способ был осуществлен также при 20;
30, 35, 40, 45(С). Получены зависимости D (рН), аналогичные по характеру с зависимостью, данной на чертеже, и отличающиеся лишь значением активной кислотности среды, которая изменяется на -0,005 при ЛТ =
1 С, т.е. искомая величина рН равна (6,51+
0,05)-0,005 (Т C-25 ).
Использование предлагаемого способа извлечения остаточного белка из молочной сыворотки обеспечивает по сравнению с известными: уменьшение степени подщелачивания среды в катодной камере, что приводит к экономии электроэнергии и, кроме того, к меньшей вероятности конформационных изменений белков. а это способствует сохранению их биологической ценности. Кроме того, при тех же энергетических затратах, что и в аналогичных способах, можно обработать больший объем молоч5 ной сыворотки или же получать большее количество конечного продукта.
В целом способ позволяет снизить удельные энергозатраты, Формула изобретения
10 Способ выделения белков из молочной сыворотки путем пропускания через нее постоянного тока в катодной камере диафрагменного электролизера при плотности тока на катоде 0,002-0,1 А/см с последующим
15 разделением полученной суспензии на Genковую массу и осветленную молочную сыворотку и возвращением последней в анодную камеру электролизера, отличающийся тем, что, с целью удешевления способа за
20 счет снижения удельных энергозатрат, электрообработку ведут при рН равном (6,51
0,05) — 0,005 (T C-25 ) и температуре 2045 С.
1722383
1
t
1
I !
1
1
I !
».
1
1 Ф
1
1
1
1
1
1
t I«»
1 5»
М
I » 3 ф! Ф
1Ф
4 е
t
1 зэ
II". X)
«С
Ф
1 . 1 1 . °
1 с
1 б
В
I 1
CQ
ОЗ
Ю
Ю
Ф
» о Л
t
t
1
1
1
1 э э
1
1
4 з
«С ь
\
Э 50» Оз Ъ» »I Зз 0»
ЮО» Оз
5I ФЛ «Э
««» t Ú Оз
4: «эat Я
IO ФФ IO
»
CL Ж Ф
«ЗЭ Э 0» ФФ Ф
О»ФФ ФФ Ф
Оз Ch Оэ Оэ 0» Оэ
Chà lOe 0
«О C«I Ф «t% IO
М» ээз 1«t C«t t«t м It Ф «1«
ФФC C C
Оз Оз 3» Зэ Оз
Оз Оз Оз Ch CD
° 0» tO «Э
Ю««э «O C«t Ф
Яз«1»» ° 5l
IO IO IO IO IO » г
Ф Ф
Ch 0l ь» эъ а«С» э .»1
«1 «э
Ф
Ф О
0l Ch зэ» а з«Э Оэ
Э Оз
I«»
Зо IO IO «t« »0»0»O C«l C«I Kt C»»
О» Оэ ОЗОЗ 0» ОЭ 0» ОЭ О» О»:7» Зэ 0» РЭ
О» Оэ О» 0» Оэ ОЭ ОЗ ОЭ Оз ОЭ 0» Ch 0» Ch
Ь а ОмО»1а » 0»C 0»м
IO ° ° С э«ЪФ «Фз В Ф 01 ф «0 Оз Ф «-«
Оз Оз ФФC» й»й»Ю«O ФФ «t «t «t
° 1 1 Ф 1
«С» Ф
О» Оз
Ch Оз
° g»
Ф Оэ
И5 «t»
»» э«
° в е е a a»»»»
Составитель Г.А.Осипов
Техред M.Mîðãåíòàë
Корректор С. Шевкун
Редактор M. Келемеш
Производственно-издательский комбинат" Патент",г,ужгород,уд. Гагарина,101
Заказ 1005 Тираж Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб.; 4/5
