Способ выделения белков из молочной сыворотки

ООЗ СОВЕТСКИХОЦИАЛИСТИЧЕСКИЕСПУБЛИК С 21/ОО // А 231/2 ОПИСАН ОБРЕТЕНИЯ ЛЬСТВУ СКОМУ СВИ К(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 ч. 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 диафрагменного электролизера при .плотности тока на аноде 0,05 - 0,3 А/смОднако 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 катодной камере диафрагменного электролизера при 60 С и плотности тока 0,002-0,1 А/смсогласно которому анод 2,ную камеру заполняют осветленной сывоие спо- энергоГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЪТИПРИ ГКНТ СССР Ж 1722383 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/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 (ТС - 25), при котором наблюдается насыщение процесса коагуляции белков и их агрегативная устойчивость, где ТС температурный интервал 20 - 450 С; 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.Недостатком способа является большая степень подщелачивания (рНисх 4,5), что понижает потребительскую ценность продукта и требует повышенных энергетических затрат.Цель изобретения - удешевлен саба за счет уменьшения удельных затрат.. 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 поставретация 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 (щ 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 рН7,0-7,5.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+ 40 50 ленной цели процесс ведут при минимальной достаточной степени подщелачивания среды, рН которой должен быть не менее (6,51+0,05)-0,005(Т СС), для интервала температур 20-45"С. Процесс электрокоагу 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 (ТС - 25), где 0,005 = ЬрН ЛТС = 1. 15Предлагаемый способ извлечения остаточного белка из молочной сыворотки реализуется следующим образом.Молочную сыворотку с исходным рН 4,5 пропускают через катодную камеру диаф 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 25 ОС, 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 ксильных ионов и др.). Скоагулированный из полученной гетерофазной системы жидкость-пена белок после перемешивания отделяют в поле массовых сил, а надосадочную жидкость анализируют 35 спектрофотометрически, Полученные данные были обработаны методом линейной регрессии для ломаной зависимости.Ка чертеже дана графическая интерп 0,05 (0,05 - точность прибора "рН"). 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 рНизд. 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 3 = ЗА (т.е, 0,015 А/см, что соответствует и режимам прототипа); проточность через катодную камеру П = 500 мл/ч,Результаты выделения белка приведены в таблице.Исходя изданных таблицы, а также приведенного графика, можно отметить, что степень выделения белков достигает предельного значения при рН 6,51 - 6,52,Обработка сыворотки при рН 7 по известному способу требует дополнительных 15 мин обработки, на что необходимо затратить работу, рав( ЗА 40 В 15 мин 30 В ную И = - 30 Вт ч.60 ц,Способ был осуществлен также при 20;30, 35, 40, 45(С). Получены зависимости Р (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 (ТОСО). 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 энергетическихзатратах, что и в аналогичных способах,можно обработать больший объем молоч 5 ной сыворотки или же получать большее количество конечного продукта,В целом способ позволяет снизитьудельные энергозатраты,Формула изобретения10 Способ выделения белков из молочнойсыворотки путем пропускания через нее постоянного тока в катодной камере диафрагменного электролизера при плотности токана катоде 0,002-0,1 А/см с последующим15 разделением полученной суспензии на белковую массу и осветленную молочную сыворотку и возвращением последней в аноднуюкамеру электролизера, о т л и ч а ю щ и й с ятем, что, с целью удешевления способа за20 счет снижения удельных энергозатрат, электрообработку ведут при рН равном (6,510,05) - 0,005 (ТСО) и температуре 2045 С.ь9 О м 99 9 Составитель Г,А.ОсиповТехред М.Моргентал Корректор С.Шевку Редактор М. Келемеш каэ 1005 ВНИИПИ Тираж Подписноерственного комитета по изобретениям и открыти 113035, Москва,Ж, Раушская наб.; 4/5 при ГКНТ СССР изводственно-издательский комбинат" Патент",г,ужгород,уд. Гагарина,101 Ъ 90 О 99 З З 9 ЮО О 9 Фф) И 1 ЪО Д Ф ЪЪ Я О ЮС ф еЯ 999ф%1Сф ф О О Ъ Ъ О О О О О О О 0.О щ. Ф мЭ м Юб ф Ф Я;нчЗ Э Ю В Ю фОб Ю ЮОООфЭОО О О О О д О О О Э О 0 О О О О О О О 1 аО м О 1,О Юф1 ЪФУ 9 фО 0 О Ф ф Фщ йщ 1 ф ф Ф М Ф Ф О Ф ф в в Ф 9 Э О фф ф 1 Г фО ОФФФФФФ Фф ОФ 0 О О О 0 0 О О О О О О 1 Ц) ф) О ДФ) О Ю Ф Ю 9 В. 1- Е О ч) м 9 Э О О М.