УДК 637.325:543.54
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ.
ВЛИЯНИЕ рН, ПРИРОДЫ БУФЕРНЫХ КОМПОНЕНТОВ
И ПИЩЕВЫХ КОНСЕРВАНТОВ НА АКТИВНОСТЬ РАСТВОРОВ
ПЕПСИНА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ.
, к. т.н., , к. т.н., , к. т.н.,
, к. т.н.
ГНУ Сибирский НИИ сыроделия Россельхозакадемии, г. Барнаул
Актуальность. Статья продолжает серию публикаций, посвященных разработке технологии производства жидкого молокосвертывающего ферментного препарата (МФП) для сыроделия [1-3], а именно - исследованию влияния различных физико-химических параметров на молокосвертывающую активность (МА) растворов говяжьего пепсина (ГП), при длительном хранении.
Цели и задачи. Работа выполнена в рамках НИР (Тема № 10.02.03.06), целью которой является создание технологии получения жидкого препарата говяжьего пепсина и подбор физико-химических параметров, обеспечивающих его длительное хранение. Задачей данного этапа работы стало исследование влияния рН, природы буферных компонентов и различных пищевых консервантов, на специфическую ферментативную активность препаратов жидкого ГП при длительном (не менее 6 месяцев) хранении.
Материалы и методы. Удельную МА (усл. ед./мл) жидких препаратов определяли по ранее опубликованной методике [4]. В качестве контроля использовали отраслевой контрольный образец сычужного фермента (ОКО СФ) 2011/2012 (ОАО "МЗСФ"). Замороженные (-200С) слизистые оболочки сычугов КРС, полученные на ООО "АМК" (г. Алейск), размораживали при комнатной температуре (22-240С), измельчали на мясорубке, полученный фарш использовали как сырьё для экстрагирования пепсина.
Подготовка и обработка экстракта. Для подготовки экстрагирующего раствора (экстрагента) в дистиллированную воду вносили хлорид натрия до конечной концентрации 10% и 0,2М соляную кислоту до рН=1,5. Навески фарша слизистых оболочек смешивали с экстрагентом в соотношении 1:5 (масса : объем), полученную смесь перемешивали на магнитной мешалке в течение 30 минут, контролировали рН и, при необходимости, доводили его до значения 1,5 с использованием 0,2М HCl. Дополнительно перемешивали смесь в течение 30 минут, после чего, перемешивающее устройство останавливали. Экстракцию проводили при комнатной температуре. Через 48 часов отделяли экстракт методом грубой фильтрации через пластиковое сито (диаметр отверстий ~1 мм) и 1 слой лавсана, и определяли в нем удельную МА. Суммарный выход ферментативной (молокосвертывающей) активности рассчитывали как произведение удельной МА экстракта на его объем. Определение МА проводили не менее чем в 3 повторностях и определяли среднее арифметическое значение.
Полученный экстракт слизистых оболочек желудков КРС (жидкий препарат ГП) использовали для подготовки контрольных и опытных образцов в экспериментах по изучению влияния рН, природы буферных компонентов и пищевых консервантов на активность растворов пепсина при длительном хранении.
Титрование первичного экстракта двузамещенным фосфорнокислым натрием (Na2HPO4). Контрольный образец титровали 5% раствором Na2HPO4 до получения смесей с рН=4,5; 5,0; 5,5; 6,0. После приготовления опытных образцов в них определяли удельную МА (стартовое значение).
Титрование первичного экстракта гидрокарбонатом натрия (NaHСO3). Контрольный образец титровали 5% раствором NaHСO3 до получения смесей с рН=4,5; 5,0; 5,5; 6,0. После приготовления опытных образцов в них определяли удельную МА (стартовое значение).
Разведение первичного экстракта Na-ацетатным буфером в соотношении 1:1 и 1:0,5. Готовили растворы 0,2М Na-ацетатного буфера с рН=4,5; 5,0; 5,5; 6,0. Контрольные образцы пепсина разводили Na-ацетатным буфером с рН=4,5; 5,0; 5,5; 6,0 в соотношении 1:1 и 1:0,5 (контрольный образец : буфер). Определяли рН полученных разведений. После приготовления опытных образцов в них определяли удельную МА (стартовое значение).
Внесение в первичный экстракт сорбиновой кислоты и бензоата натрия. В качестве контроля, для данной серии экспериментов, использовали первичный экстракт, который тировали 5% Na2HPO4 до рН=4,2. В опытные образцы вносили сухую сорбиновую кислоту (СК) до концентрации 0,05% и 0,025% или сухой бензоат натрия (БН) до концентрации 0,1% и 0,2%. После внесения сорбиновой кислоты и бензоата натрия, образцы перемешивали на магнитной мешалке в течение 2 часов при комнатной температуре и определяли в них удельную МА (стартовое значение).
Изначально, все контрольные и опытные образцы были прозрачными и не содержали осадков. Контрольные и опытные образцы хранили в герметично закрытых пластиковых контейнерах, при температуре 5-100С.
Результаты и обсуждение. Срок хранения контрольных и опытных образцов составил 6 месяцев. Наблюдаемый эффект увеличения удельной МА некоторых образцов в процессе длительного хранения, можно объяснить двумя причинами: первая, и наиболее вероятная, - активация остаточных количеств пепсиногена в стартовом образце; вторая,- в большей степени гипотетическая - постепенная инактивация ингибиторов пепсина, также содержащихся в стартовом образце. Наличие хлопьевидного осадка в препаратах, содержащих Na2HPO4 (Табл. 2), вероятно, обусловлено ростом микроорганизмов, поскольку его образование полностью подавляется сорбиновой кислотой и бензоатом натрия (в концентрациях, используемых в эксперименте).
Влияние двузамещенного фосфорнокислого натрия (Na2HPO4) на стабильность жидких препаратов пепсина. Результаты контроля стабильности жидких препаратов говяжьего пепсина, оттитрованных 5% раствором фосфорнокислого натрия, до рН в диапазоне 4,5-6,0 представлены в Таблице 1.
Таблица 1 - Внешний вид, рН и удельная МА жидких препаратов пепсина в растворах, содержащих двузамещенный фосфорнокислый натрий, через 6 месяцев хранения.
Препарат | Внешний вид через 6 месяцев хранения | рН | Удельная МА | |
0 месяцев хранения (100%) | 6 месяцев хранения (% от стартового значения) | |||
Контроль | Прозрачный, осадка нет | 1,7 | 2671 | 2,6) |
Опыт 1 | Слизь, хлопья осадка, бактериальный рост | 4,5 | 2338 | 1,2) |
Опыт 2 | Слизь, хлопья осадка, бактериальный рост | 5,0 | 2200 | 1,3) |
Опыт 3 | Слизь, хлопья осадка, бактериальный рост | 5,5 | 2022 | 1,6) |
Опыт 4 | Слизь, хлопья осадка, бактериальный рост | 6,0 | 1781 | 1,6) |
Влияние гидрокарбоната натрия (NaHСO3) на стабильность жидких препаратов пепсина. Результаты контроля стабильности жидких препаратов говяжьего пепсина, оттитрованных 5% раствором гидрокарбоната натрия, до рН в диапазоне 4,5-6,0 представлены в Таблице 2.
Таблица 2 - Внешний вид, рН и удельная МА жидких препаратов пепсина в растворах, содержащих гидрокарбонат натрия, через 6 месяцев хранения.
Препарат | Внешний вид | рН | Удельная МА | |
0 месяцев хранения (100%) | 6 месяцев хранения (% от стартового значения) | |||
Контроль | Прозрачный, осадка нет | 1,7 | 2671 | 2,6) |
Опыт 1 | Осадок, мелкие частицы, бактериальный рост | 4,5 | 2338 | 1,0) |
Опыт 2 | Осадок, мелкие частицы, бактериальный рост | 5,0 | 2137 | 1,0) |
Опыт 3 | Осадок, мелкие частицы, бактериальный рост | 5,5 | 1918 | 1,0) |
Опыт 4 | Осадок, мелкие частицы, бактериальный рост | 6,0 | 1918 | 1,7) |
Влияние Na-ацетатного буфера на стабильность жидких препаратов пепсина. Результаты контроля стабильности препаратов пепсина, разведенных 0,2М Na-ацетатным буфером, представлены в Таблицах 3 и 4. Отметим, что конечные значения рН для образцов данной серии не превышали 4,8 - для разведения в два раза и 4,3 - для разведения в полтора раза. Это объясняется тем, что с увеличением рН натрий-ацетатного буфера, его буферная емкость снижается.
Таблица 3 - Внешний вид, рН и удельная МА жидких препаратов пепсина, разведенных 1:0,5 0,2М Na-ацетатным буфером, через 6 месяцев хранения.
Препарат | Внешний вид | рН | Удельная МА | |
0 месяцев хранения (100%) | 6 месяцев хранения (% от стартового значения) | |||
Контроль | Прозрачный, осадка нет | 1,7 | 2671 | 2,6) |
Опыт 1 | Прозрачный, осадка нет | 3,0 | 2200 | 2,5) |
Опыт 2 | Прозрачный, осадка нет | 3,8 | 2267 | 2,4) |
Опыт 3 | Прозрачный, осадка нет | 4,2 | 2267 | 2,2) |
Опыт 4 | Прозрачный, осадка нет | 4,3 | 2267 | 2,0) |
Таблица 4 - Внешний вид, рН и удельная МА жидких препаратов пепсина, разведенных 1:1 0,2М Na-ацетатным буфером, через 6 месяцев хранения.
Препарат | Внешний вид | рН | Удельная МА | |
0 месяцев хранения (100%) | 6 месяцев хранения (% от стартового значения) | |||
Контроль | Слизь, хлопья осадка, бактериальный рост | 1,7 | 2671 | 2,6) |
Опыт 1 | Прозрачный, осадка нет | 3,7 | 2137 | 2,6) |
Опыт 2 | Прозрачный, осадка нет | 4,2 | 1870 | 2,2) |
Опыт 3 | Прозрачный, осадка нет | 4,6 | 1626 | 1,2) |
Опыт 4 | Прозрачный, осадка нет | 4,8 | 1700 | 1,5) |
Влияние сорбиновой кислоты и бензоата натрия на стабильность жидких препаратов пепсина. Для стабилизации импортных жидких молокосвертывающих ферментов используется синтетический пищевой консервант бензоат натрия в концентрациях " <1%" (например, сычужный фермент серии Naturen® Extra 220, производства фирмы "Chr. Hansen" (Дания), сычужный фермент Clerici 96/4, производства фирмы "Caglficio Clerici" (Италия)). В данной работе мы исследовали эффективность бензоата натрия и синтетического аналога природного консерванта – сорбиновой кислоты.
Результаты контроля стабильности препаратов пепсина, в присутствии пищевых консервантов - сорбиновой кислоты (СК) и бензоата натрия (БН), - представлены в Таблице 5.
Таблица 5 - Внешний вид и удельная МА жидких препаратов пепсина в растворах, содержащих сорбиновую кислоту и бензоат натрия, через 6 месяцев хранения при рН=4,2.
Препарат | Внешний вид | Удельная МА | |
0 месяцев хранения (100%) | 6 месяцев хранения (% от стартового значения) | ||
Контроль | Хлопьевидный осадок | 2444 | 2,0) |
Опыт 1 (0,050% СК) | Прозрачный, осадка нет | 2095 | 2,9) |
Опыт 2 (0,025% СК) | Прозрачный, осадка нет | 2444 | 2,7) |
Опыт 3 (0,2% БН) | Прозрачный, осадка нет | 2316 | 2,4) |
Опыт 4 (0,1% БН) | Прозрачный, осадка нет | 2444 | 2,2) |
Натриевая соль бензойной кислоты - бензоат натрия (пищевая добавка Е211) относится к группе пищевых консервантов. Оказывает сильное угнетающее действие на дрожжи и плесневые грибы, включая афлатоксинобразующие, подавляет в клетках активность ферментов, ответственных за окислительно-восстановительные реакции, а также ферментов, расщепляющих жиры и крахмал. Бактерии угнетаются только частично. Против молочнокислых бактерий и клостридий бензойная кислота и её соли - малоэффективны.
Бензоат натрия представляет собой белый кристаллический порошок. В 100 граммах воды при комнатной температуре его растворяется 63 г. В России бензойная кислота (Е210), бензоаты натрия (Е211), калия (Е212) и кальция (Е213) включены (в качестве консервантов) в список пищевых добавок, разрешённых к применению при производстве пищевых продуктов. Эти консерванты наиболее эффективно действуют в кислой среде – при рН не выше 5. Предельно допустимые концентрации составляют от 0,15 до 0,25% [5].
Согласно данным ВОЗ, многочисленные исследования воздействия бензоата натрия на млекопитающих показали его относительную безвредность, при этом отмечены аллергии (дерматит) и незначительные побочные эффекты, такие как обострение симптомов при астме и крапивнице. Вместе с тем признается, что нельзя исключать возможную генотоксическую активность бензоатов [6]. Видимо в этой связи, в последнее время наблюдается тенденция замены бензойной кислоты и бензоата натрия другими, менее токсичными консервантами.
Сорбиновая кислота (гекса-2,4-диеновая кислота) впервые получена в 1859 году из сока рябины (Sorbus aucuparia) - это природный консервант. Антимикробное действие обнаружено в 1939 году. Промышленное производство началось в середине 50-х годов. Представляет собой белые, моноклинные кристаллы, с температурой плавления 132-135°С. При комнатной температуре растворимость (на 100 г растворителя) составляет: в воде - 0,16 г, в 10%-м растворе поваренной соли - 0,07 г. Сорбиновая кислота (пищевая добавка Е200), разрешена во всех странах мира для консервирования различных видов пищевых продуктов. Разрешённые максимальные количества составляют 0,1-0,2%. Вследствие несомненной гигиенической безопасности повсюду в мире наблюдается тенденция использования сорбиновой кислоты вместо других, менее проверенных, консервантов [5].
На основании полученных данных сделаны следующие выводы:
1. Контрольные препараты жидкого пепсина при температуре 5-80С и рН=1,7 в 10% хлориде натрия теряют 22,4% удельной молокосвертывающей активности за 6 месяцев хранения (Табл. 1-4).
2. Эффективность компонентов карбонатной и фосфатной буферных систем в процессе длительного хранения жидких препаратов говяжьего пепсина – примерно одинакова. В присутствии Na2HPO4 удельная молокосвертывающая активность жидких препаратов пепсина, при рН=4,5-6,0 снижается на 21,8-9,4%. Наиболее стабильны препараты в диапазоне рН=5,5-6,0 (Табл. 1). В присутствии NaHСO3 удельная молокосвертывающая активность препаратов ГП, при рН=4,5-6,0 снижается на 24,0-15,3%. Наиболее стабильны препараты ГП в диапазоне рН=5,5-6,0 (Табл. 2).
3. Разведение 0,2 М Na-ацетатным буфером оказывает на препараты пепсина двоякое действие. При разведении в полтора раза (1:0,5) опытные образцы за 6 месяцев, при рН и 4,2 и 4,3 теряют активность, соответственно на 3,8% и 8.0%. При более кислых значениях рН - 3,0 и 3,8 - напротив, наблюдается увеличение молокосвертывающей активности, соответственно, на 16,5% и 5,4%. (Таблица 3). При разведении 1:1, и конечных значениях рН=3,7 и 4,8 - МА незначительно снижается - соответственно, на 1,4% и 0,5%. При значениях рН=4,2 и 4,6 происходит прирост молокосвертывающей активности – на 7,2% и 9,2%, соответственно (Таблица 4).
4. При использовании пищевых консервантов, нами наблюдалось увеличению удельной МА жидких препаратов ГП при хранении в течение 6 месяцев. Увеличение активности зависит от дозы и природы консерванта. При использовании 0,025% и 0,050% сорбиновой кислоты активность возрастает на 19,7% и 24,9%, соответственно. При использовании 0,1% и 0,2% бензоата натрия активность препаратов возрастает на 8,2% и 15,4%, соответственно (Табл. 5). Рыночная стоимость сорбиновой кислоты ниже, чем стоимость бензоата натрия. Поэтому в дальнейших исследованиях по теме НИР, в качестве консерванта жидких препаратов ГП, будет использована сорбиновая кислота.
Таким образом, физико-химическими параметрами, обеспечивающими длительное хранение жидких препаратов говяжьего пепсина, при температуре 5-80С являются: а) при использовании Na2HPO4: рН в диапазоне 4,2-6,0, сорбиновая кислота, в концентрации 0,025-0,050% или бензоат натрия в концентрации 0,1-0,2%; б) при использовании NaHСO3: рН в диапазоне 5,5-6,0; в) при использовании 0,2 М Na-ацетатного буфера: рН в диапазоне 3,0-4,8.
Список литературы.
1. Ельчанинов, технологии производства молокосвертывающего препарата для сыроделия. 1. Влияние рН и объема экстрагента на выход ферментативной активности. / , , // Современные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник научных трудов с международным участием. - Барнаул, 2011.- С.128-134.
2. Ельчанинов, технологии производства молокосвертывающего препарата для сыроделия. 2. Влияние температуры и концентрации хлористого кальция на выход ферментативной активности. / , , // Современные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник научных трудов с международным участием. - Барнаул, 2011.- С. 134-139.
3. Ельчанинов, технологии производства молокосвертывающего препарата для сыроделия. 3. Влияние качества воды и концентрации сульфата аммония на выход ферментативной активности. / , // Современные проблемы техники и технологии переработки молока: сборник научных трудов с международным участием. - Барнаул, 2011.- С. 139-145.
4. Ельчанинов, фермент из сычугов северного оленя / , , // Сыроделие и маслоделие.- 2005.- №4.- С.13-16.
5. Люк, Э. Консерванты в пищевой промышленности: свойства и применение / Э. Люк, М. Ягер.- СПб.: ГИОРД, 199С.
6. Wibbertmann, А. Benzoic acid and sodium benzoate / A. Wibbertmann, J. Kielhorn, G. Koennecker, I. Mangelsdorf, C. Melber // Concise International Chemical Assessment Document 26.- World Health Organization (GenevaP. 1-46.
Реферат
УДК 637.325:543.54
РАЗРАБОТКА ТЕХНОЛОГИИ ПРОИЗВОДСТВА
МОЛОКОСВЕРТЫВАЮЩЕГО ПРЕПАРАТА ДЛЯ СЫРОДЕЛИЯ.
ВЛИЯНИЕ рН, ПРИРОДЫ БУФЕРНЫХ КОМПОНЕНТОВ
И ПИЩЕВЫХ КОНСЕРВАНТОВ НА АКТИВНОСТЬ РАСТВОРОВ
ПЕПСИНА ПРИ ДЛИТЕЛЬНОМ ХРАНЕНИИ.
, к. т.н., , к. т.н., , к. т.н.,
, к. т.н.
ГНУ Сибирский НИИ сыроделия Россельхозакадемии, г. Барнаул
Исследовано влияние рН, природы буферных компонентов и различных пищевых консервантов, на специфическую ферментативную активность препаратов жидкого говяжьего пепсина при длительном (6 месяцев) хранении.
Установлено, что эффективность компонентов карбонатной и фосфатной буферных систем в процессе длительного хранения жидких препаратов говяжьего пепсина примерно одинакова. При длительном хранении стабильность жидких препаратов говяжьего пепсина, в присутствии Na2HPO4 и NaHСO3 увеличивается в диапазоне рН=5,5-6,0. Разведение Na-ацетатным буфером оказывает двоякое действие на препараты пепсина. При разведении в полтора раза опытные образцы за 6 месяцев, при рН и 4,2 и 4,3 теряют активность, соответственно на 3,8% и 8.0%. При рН=3,0 и 3,8 наблюдается увеличение молокосвертывающей активности, соответственно, на 16,5% и 5,4%. При разведении 1:1, и конечных значениях рН=3,7 и 4,8 – молокосвертывающая активность снижается, соответственно, на 1,4 и 0,5%. При рН 4,2 и 4,6 наблюдается прирост активности – на 7,2% и 9,2%, соответственно. Использование пищевых консервантов, приводит к незначительному увеличению изначальной удельной молокосвертывающей активности жидких препаратов говяжьего пепсина при длительном хранении.
