Классификация пектиновых веществ

Пектины классифицируют по степени метоксилирования (степени этерификации - СЭ) - отношению количества метоксильных групп –ОСН₃ ко всем кислотным остаткам в молекуле. Различают три основных вида пектина:

• HM – высокоэтерифицированные (высокометоксилированные) с СЭ равной или более 50%. Для формирования желе НМ-пектины требуют содержания сухих веществ выше 55% и диапазон значений рН 2,5-3,8. Степень этерификации определяет уровень и температуру желирования пектина. Быстрая садка или медленная садка пектинов обуславливаются различной степенью этерификации. НМ-пектины в основном применяются в производстве кондитерских изделий, мармелада, зефира, джемов и желе с высоким содержанием сухих веществ.
• LM – низкоэтерифицированные (низкометоксилированные) с СЭ менее 50%. Низкоэтерифицированные пектины получают в контролируемых условиях деэтерификацией высокоэтерифицированного пектина. LM-пектины проявляют превосходную стабильность при всех температурах и в широком диапазоне значений рН 2,5-5,5. Для образования геля требуют присутствия двухвалентных катионов металлов, например, кальция. LM-пектины используются в производстве спредов, йогуртов, фруктовых наполнителей для йогуртов, фруктовых/молочных десертов, кондитерских начинок, джемов.
• LMA – низкоэтерифицированные амидированные, как правило, низкометоксильные пектины,содержащие до 25% амидных групп (LMA). Если в процессе деэтерификации используется аммиак, то в молекуле пектина образуются амидные группы и такой пектин называют амидированным

 

НМ – пектин занимает около 70% рынка и используется в основном в производстве кондитерских изделий (продукты пастило-мармеладной группы, напитки, джемы и т. п.).

LM – дороже и сложнее в получении и имеет специальное применение (термостабильные начинки, джемы с маркировкой «био»).

LMA – LM-пектин, прошедший определенную обработку для изменения его функциональных свойств. Как правило, это пектин более широкого применения: в составе джемов, в том числе и низкокалорийных, фруктовых наполнителей для йогуртов, варенья, кондитерских изделий.

 

Производство пектина

Технологическая схема получения пектина предусматривает его экстрагирование из исходного сырья, очистку, осаждение органическими растворителями, сушку, измельчение и т. н. стандартизацию. Стандартизация представляет собой процесс модификации свойств пектина, достигаемой физическими и/или химическими способами, с целью приведения их в соответствие с технологическими и рецептурными требованиями производства различных групп пищевых и непищевых продуктов. В зависимости от области применения пектины стандартизуют по гелеобразующим свойствам. Желаемого результата можно достигнуть добавляя к пектину сахар, нейтральные соединения и/или буферные вещества, а также смешивая чистые сорта пектина. Для стандартизации используют метод США-CAT (USA-SAG). Для точного измерения способности пектинов образовывать гели, а также для определения внутренней прочности геля к разрыву используют метод Люерса и прибор "Хербстрайт-Пектинометр. Модель Марк-3".

Для производства пектиновых веществ можно использовать любое растительное сырье с высоким содержанием пектина. Ныне перерабатывают четыре основных вида сырья: яблочные выжимки, жом сахарной свеклы, корзинки подсолнечника и корочки цитрусовых. Содержание пектина в данных материалах соответственно 10-15,10-20,15-25 и 20-35%.

Яблочные пектины высоко ценятся производителями кондитерской продукции в мире. Для молочной и консервной промышленности (производство фруктовых соков) используют цитрусовые пектины. Под этим термином понимают различные сорта пектина из плодов цитрусовых. Лучшим качеством обладает пектин из лаймы (разновидность лимона), хорош пектин из лимона, удовлетворителен - из грейпфрута и апельсина. Неудовлетворительные характеристики имеет пектин из мандаринов.

Пектины из жома сахарной свеклы применяют для выработки диетических и фармацевтических продуктов, а также для производства изделий технического назначения.

Пектин из корзинок подсолнечника обладает высокой молекулярной массой и низкой степенью этерификации. Как и пектин из сахарной свеклы, он содержит определенное количество ацетильных групп. Ныне пектин из корзинок подсолнечника успешно применяют при выпуске высококачественных кос- метических изделий

Пектины, выделенные из одного вида сырья, получили название классических. Для производства продукции с особыми свойствами, разработаны процессы, основанные на переработке комбинированных видов сырья. Так, из смеси яблочных выжимок и корочек цитрусовых можно получить пектин, сочетающий достоинства яблочного и цитрусового. Современные промышленные технологии позволяют производить классические и комбинированные пектины с заданными свойствами.

Для экстракции пектина в установках непрерывного действия используют минеральные кислоты. Максимальный выход пектина с одновременным сохранением его желирующих свойств достигается при оптимальной сбалансированности основных экстракционных параметров: рН гидролизующего агента, температуры и длительности экстракции.

Яблочный пектин обладает высокой степенью этерификации - 75-78%. Для производства низкоэтери-фицированных пектинов концентрированный жидкий экстракт на следующем этапе подвергают деэтерификации или омылению. При этом происходит контролируемое снижение степени этерификациидо требуемой величины, а также гидролиз боковых цепочек пектина, состоящих из нейтральных полисахаридов.

Пектин нерастворим в спирте. Это свойство используют для его осаждения из жидкого концентрата. Процесс протекает в установках непрерывного действия. Концентрация используемого спирта влияет на режим осаждения и тем самым на выход и чистоту пектина. После отделения пектинового осадка спирт направляют на дистилляцию. Полученный чистый спирт повторно используют в производстве.

Лабораторный контроль и стандартизация.

В лаборатории контролируют качество полученного продукта (степень этерификации, гегеообразующие свойства, молекулярная масса, содержание D-галактуроновой кислоты и т.д.), а также соответствие пектина критериям чистоты законодательства о пищевых добавках, европейским нормам, положениям Объединенного комитета Всемирной организации здравоохранения и Продовольственной и сельскохозяйственной организации (WHO/РАО).

При отгонке спирта, использованного для осаждения пектина, получают сахаристые вещества, органические кислоты, красители и аро-матизаторы. Они имеют вид фруктовых экстрактов, которые можно применять в пищевой промышленности в качестве стабилизирующих, красящих и подслащивающих веществ. Яблочные экстракты можно использовать для получения питьевого и технического спирта. Депектинизированные выжимки сушат и гранулируют. Благодаря высокому содержанию питательных веществ они идут на корм скоту.

 

Хитозан

Хитозан – производное широко распространенного природного полимера – хитина, запасы которого биологически воспроизводятся и практически неисчерпаемы. Это — аминосахар, производное линейного полисахарида, макромолекулы состоят из случайно-связанных β-(1-4) d-глюкозаминовых звеньев и n-ацетил-d-глюкозамин . один из источников получения хитозана — панцири ракообразных.

 

 Формула хитозана.

 

 Хитин (C₈H₁₃NO₅)_n

 

Свойства хитозана

Хитозан обладает уникальным сочетанием ряда полезных свойств:

 

1. биосовместимость(не вызывает отторжения в живых организмах);

2. биодеградируемость (разлагается под действием ферментов);

3. бактериостатичность (тормозит рост бактерий);

4. беспрецендентная сорционная способность (особенно выражено сродство к тяжелым металлам и радионуклидам);

5. иммуностимулирующая активность;

6. химическая и радиационная устойчивость;

7. способность к поглощению радиомагнитных излучений.

 

Химическая структура хитозана относит его к полисахаридам, мономером хитина является N-ацетил-1,4-b-D-глюкопиранозамин.

Молекула хитозана содержит в себе большое количество свободных аминогрупп, что позволяет ему связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд. Отсюда и идёт свойство хитозана, как хорошего катионита.

Это также объясняет способность хитозана связывать и прочно удерживать ионы различных металлов (в том числе и радиоактивных изотопов, а также токсичных элементов).

Хитозан способен образовывать большое количество водородных связей. Поэтому он может связать большое количество органических водорастворимых веществ (бактериальные токсины и токсины, образующиеся в процессе пищеварения).

Хитозан плохо растворим в воде. Это связано с тем, что связи между молекулами хитозана более прочные, чем между молекулами хитозана и молекулами воды. При этом он довольно хорошо растворяется в растворах соляной иуксусной кислот. В растворах органических дву- и трикарбоновых кислот, например лимонной, щавелевой и янтарной , не растворяется, поскольку данные кислоты образуют межмолекулярные ионные сшивки между аминогрупами соседних цепей хитозана. Может удерживать в своей структуре растворитель, а также растворенные в нём вещества. В растворённом виде хитозан обладает большим сорбирующим эффектом, чем в нерастворенном.

Из-за эффекта молекулярного сита и гидрофобных взаимодействий, хитозан может связывать предельные углеводороды, жиры и жирорастворимые соединения.

Расщепить хитин и хитозан до N-ацетил-D-глюкозамина и D-глюкозамина можно под действием микробных ферментов таких какхитиназы и хитобиазы. Именно благодаря этому хитозан полностью биологически разрушим, но при этом не загрязняет окружающую среду.

 

 

Получение хитозана.

Хитозан впервые был получен в 1859 году профессором С. Роже.

Его получают из панцирей ракообразных: креветок, крабов, криля и других или из низших грибов путём удаления ацила (карбонового соединения), который придаёт жёсткость хитину.

Основным источником хитозана является хитин. В естественном состоянии он находится в панцирях морских крабов, креветок, криля, омаров, лангустов, раков, а также в наружном скелете зоопланктона, включая кораллы и медуз. У таких насекомых, как бабочки и божьи коровки, хитин содержится в крылышках. Клеточные стенки дрожжей, грибов и разнообразных грибков также содержат это природное вещество.

Известно, что панцири ракообразных дорогостоящи. Поэтому, несмотря на то, что есть 15 способов получения из них хитина, был поставлен вопрос о получении хитина и хитозана из других источников, среди которых рассматривались мелкие ракообразные и насекомые.

Одомашненные и поддающиеся разведению насекомые в силу своего быстрого воспроизводства могут обеспечить большую биомассу, содержащую хитин.

 

Применение хитозана

Благодаря своим уникальным свойствам хитозан находит очень широкое применение:

 

· атомная промышленность. Очистка жидких радиоактивных отходов; концентрация

· радиоактивных материалов; локализация трудноконцентрируемых носителей

· радионуклидов (мелкие детали списанных реактивов; радиоактивная пыль; аварийные выбросы и т.п.)

· радиоэлектронная промышленность. Экранирующие пленки, поглощающие электромагнитные излучения.

· экологическая промышленность. Иммобилизация подводных захоронений боевых отравляющих веществ, списанных реакторных отсеков атомных подводных лодок; сорбенты и осветлители для очистки воды и т.п.

· цветная металлургия, электрометаллургия. Очистка промстоков с одновременным извлечением из них чистых металлов.

· медицинская промышленность. Лекарства продленного действия; шовные материалы;рано- и ожогозаживляющие повязки; энтеросорбенты; препараты с антикоагулятивными, гемостатическими, антигипохолестериновыми и другими свойствами; адресная доставка лекарств к месту поражения (это позволяет использовать обыкновенные лекарства в гомеопатических дозах, что особенно важно в случае химеотерапии онкологических заболеваний) и т.п.

· сельское хозяйство. Удобрения продленного действия; защита семян, овощей и фруктов от бактерий и других вредителей (включая нематод); санация почв и т.п.

· пищевая промышленность. Диетическое волокно; консерванты; структураторы; осветители вин и соков; эмульгаторы; компоненты специальных упаковочных пленок; пищевые добавки и т.п.

· парфюмерия и косметика. Компоненты увлажняющих кремов, лосьонов, гелей, лаков, шампуней и т.п.

· текстильная промышленность. Аппретура; шлихтовка; противоусадочная обработка тканей и т.п.

· биотехнология. Связывание энзимов и клеток; концентрирование протеинов и биологически активных веществ.

Белковые вещества.

Казеин.

казеины – группа сложных фосфопротеинов (остаток фосфорной кислоты образует сложный эфир с гидроксильной группой серина), обеспечивающих высокую питательную ценность молока млекопитающих и составляющих (в форме казеиногенов) до 80% всех молочных белков. Казеины содержат полный набор незаменимых аминокислот, богаты валином (7%), лейцином (12%), лизином (7%). У многих домашних животных (крупный рогатый скот, овцы, козы) основные типы казеинов кодируются генами, тесно сцепленными в едином кластере. У крупного рогатого скота каппа-казеин определяет сыродельческие качества молока, и его высокое содержание является одной из важнейших целей селекции.

Около 95% казеина находится в молоке в виде сравнительно крупных коллоидных частиц — мицелл — которые имеют рыхлую структуру, они сильно гидратированы.

В растворе казеин имеет ряд свободных функциональных групп, которые обуславливают его заряд, характер взаимодействия с Н2О (гидрофильность) и способность вступать в химические реакции.

Носителями отрицательных зарядов и кислых свойств казеина является Я

и Y-карбоксильные группы аспаргиновой и глютаминовой кислот, положительных зарядов и основных свойств — å-аминогрупп лизина, гуанидовые группы аргинина и имидазольные группы гистидина. При рН свежего молока (рН 6,6) казеин имеет отрицательный заряд: равенство положительных и отрицательных зарядов (изоэлектрическое состояние белка) наступает в кислой среде при рН 4,6-4,7; следовательно - но в составе казеина преобладают дикарбоновые кислоты, кроме того, отрицательный заряд и кислые свойства казеина усиливают гидроксильные группы фосфорной кислоты. Казеин принадлежит к фосфоропротеидам — в своем составе содержит Н3РО4 (органический фосфор), присоединенную моноэфирной связью к остаткам серина:

NH OH

R CH - CH2 - O - P = O = О

C OH

O

Казеин серинфосфорная кислота

Гидрофильные свойства зависят от структуры, заряда молекул, рН среды, концентрации в ней солей, а также других факторов.

Своими полярными группами и пептидными группировками главных цепей казеин связывает значительное количество Н2О — не более 2 ч. на 1 ч. белка, что имеет практическое значение, обеспечивает устойчивость частиц белка в сыром, пастеризованном и стерилизованном молоке; обеспечивает структурно-механические свойства (прочность, способность отделить сыворотку) кислотных и кислотно-сычужных сгустков, образующихся при выработке кисломолочных продуктов и сыра, т. к. в процессе высокотемпературной тепловой обработке молока денатурируется b

-лактоглобулин взаимодействуя с казеином и свойства гидрофильные казеина усиливаются: обеспечивая влагоудерживающую и водосвязывающую способность сырной массы при созревании сыра, т. е. консистенция готового продукта.

Казеин-амфотерин. В молоке он имеет явно выраженные кислые свойства.

NН2 NН+

R R

СООН СОО-

Его свободные карбоксильные группы дикарбоновых АК и гидроксильные группы фосфорной кислоты взаимодействуя с ионами солей щелочных и щелочноземельных металлов (Na+, K+, Ca+2 , Mg+2) образуют казеинаты. Щелочные растворители в Н2О, щелочноземельные нерастворимы. Казеинат кальция и натрия имеют большое значение при производстве плавленых сыров, при котором часть казеината кальция превращается в пластичный эмульгирующий казеинат натрия, который все шире используется в качестве добавки при производстве пищевых продуктов.

Свободные аминогруппы казеина взаимодействуют с альдегидом (формальдегид)

CH2OH

R - NH2 + 2CH2O R - N

CH2OH

Эту реакцию используют при определении белка в молоке методом формального титрования.

Взаимодействие свободных аминогрупп казеина (в первую очередь S-аминогрупп лизина) с альдегидными группами лактозы и глюкозы объясняется первая стадия реакции меланоидинообразования

O

R - NH2 + C - R ® R - N = CH - R + H2O

альдозиламин

H

Для практики молочной промышленности особый интерес представляет прежде всего способность казеина к коагуляции (осаждению). Коагуляцию можно осуществить с помощью кислот, ферментов (сычужного), гидроколлоидов (пектин).

В зависимости от вида осаждения различают: кислотный и сычужный казеин. Первый содержит мало кальция, так как ионы Н2 выщелачивают его из казеинового комплекса, сычужный казеин — это смесь наоборот казеината кальция и он не растворяется в слабых щелочах в противоположность кислотному казеину. Различают два вида казеина, получаемого осаждением кислотами: кисломолочный творог и казеин-сырец. При получении кисломолочного творога кислота образуется в молоке биохимическим путем — культурами микроорганизмов, причем отделению казеина предшествует стадия гелеобразования. Казеин-сырец получают путем добавления молочной кислоты или минеральных кислот, выбор которых зависит от назначения казеина, так как под их воздействием структура осажденного казеина различна: молочнокислый казеин — рыхлый и зернистый, сернокислотный — зернистый и слегка сальный; соляно-кислый — вязкий и резинообразный. При осаждении образуются кальциевые соли применяемых кислот. Труднорастворимый в воде сульфат кальция нельзя полностью удалить при промывке казеина. Казеиновый комплекс довольно термоустойчив. Свежее нормальное молоко с рН 6,6 свертывается при температуре 150оС — за несколько секунд, при температуре 130оС более чем за 20 минут, при 100оС — в течение нескольких часов, поэтому молоко можно стерилизовать.

С коагуляцией казеина связана его денатурация (свертывание), она появляется в виде хлопьев казеина, либо в виде геля. При этом хлопьеобразование получает название коагуляции, а гелеобразование — свертывание. Видимым макроскопическим изменениям предшествуют субмикроскопические изменения на поверхности отдельных мицелл казеина, они наступают при следующих условиях

 

Мицеллы казеина являются сложными белковыми частицами, которые равномерно суспендированы в молочной сыворотке. Эти частицы, состоящие примерно на 95% из казеина, имеют молекулярные массы 10в6—3*10в9 дальтонов. Основными фракциями казеина являются αs-, ϗ-, β- и γ-казеин. Предложено несколько общих моделей структуры мицеллы: 1) сердцевина из αs- и р-казеина, стабилизированного ионами Са, оболочка из ϗ-казеина; 2) сердцевина из ϗ-казеина в равновесии с сывороткой ϗ-казеина; 3) пористая структура с однородным распределением казеиновых молекул; 4) мицеллярные субструктуры, состоящие из линейного произвольного β-казеина, к которому присоединен αs-казеин, а ϗ-казеин связан с αs-казеином в основном на поверхностях субструктур. Опубликованы данные, опровергающие модель с сердцевиной из ϗ-казеина. Пористая структурная модель для мицелл казеина может рассматриваться как предпочтительная, так как миоглобин и карбоксипептиды обладают способностью проникать через мицеллу. Кроме того, молекулы казеина выделяются из мицеллы при гельхроматографии, а β-казеин выделяется из мицелл при охлаждении молока до температуры примерно 2° С. Если бы мицеллы действительно имели пористую структуру, можно было бы ожидать высокой степени растворимости. Рассчитано, что сольватация мицелл составляет около 2 г воды на 1 г казеина. Так как прочно связаны всего 0,2 г воды, остальные 1,8 г воды должны быть иммобилизованы капиллярными силами в микрополостях мицелл.
Пользуясь методом «затенения» фиксированных мицелл хромом или платинопалладием, можно выявить характерные черты наружной поверхности мицелл и измерить их диаметры с помощью п. э. м. Как показано на рис. 1, мицеллы шарообразны и имеют неровные поверхности с многочисленными трещинами. С помощью п. э. м. изучалась внутренняя структура мицелл, которые были либо отрицательно окрашены, либо фиксированы четырехокисью осмия перед заливкой в пластическую массу и изготовлением срезов. При этом обнаружено, что мицеллы состоят из сферических субструктур диаметром 8—10 нм. Расстояние между центрами субструктур определено равным ~14—15 нм, а расстояния между соседними субструктурами — ~5—6 нм. Возможно, эти пространства являются участками иммобилизованной воды в микрополостях мицеллы казеина. В работе подтверждены результаты наблюдений Шиммина и Хилла над субструктурами и содержится сообщение о том, что средний диаметр субструктуры равен 8 нм, средняя молекулярная масса составляет 225 000 дальтонов. Микрофотографии травленых в замороженном состоянии мицелл также позволяют обнаружить субструктурное строение.

Диаметры мицелл, рассчитанные с помощью электронных микрофотографий, равны примерно 30—300 нм, в среднем ~120 нм. Использование метода жесткого светорассеяния позволило обнаружить, что диаметры гидратированных мицелл составляют 100—200 нм (80% мицелл), а наиболее вероятный диаметр примерно 160 нм. Сморщивание мицелл в процессе фиксации и обезвоживания перед электронной микроскопией может обусловливать получение меньших средних значений.
Некоторые модели предусматривают положение ϗ-казеина на поверхности мицеллы. Считается, что этот белок обладает высокой водосвязывающей способностью, так как С-концевой участок состоит из полисахаридной части, представленной галактозой, галактозамином и сиаловой кислотой в молярном отношении примерно 1:1:1. С помощью п. э. м. не удалось обнаружить на поверхностях мицелл отложения антитела ϗ-казеина, которое перед диспергированием мицелл добавляли к массе. По этому результату исследователи заключили, что основная масса ϗ-казеина сосредоточена во внутренней части каждой мицеллы.

При выполнении переплетных работ, а также в клеевом производстве часто используют казеиновый клей, который представляет собой кислотный технический казеин, получаемый при переработке обезжиренного молока. Производство кислотного казеина, который является основным протеином молока, возможно с использованием различных технологических методов.
Наиболее распространенными являются зерненый и эжекторный способы получения казеина. Зерненый метод предполагает обработку молока с помощью кислой сыворотки при условии непрерывного помешивания массы, при этом используется лишь тот вид сыворотки, который был получен с помощью штаммов молочнокислых бактерий. Затем полученный казеиновый осадок промывают, прессуют и центрифугируют. После чего казеин подвергают измельчению, просушиванию и расфасовке.
Более экономичный и эффективный способ получения кислотного казеина – эжекторный, подразумевающий использование специального эжекторного оборудования. В результате этого получается высококачественный однородный продукт, имеющий низкое содержание жира, избыток которого приводит к снижению склеивающей способности.
Следует отметить, что склеивающие свойства казеина были замечены еще с давних времен, при этом наибольшая популярность и массовое производство стало возможным лишь в последние три десятилетия. В настоящее время для получения качественного казеинового клея используют различные дополнительные компоненты, такие как известь, медный купорос, керосин, канифоль, сода и другие.
Сухой и жидкий казеиновый клей широко применяется в типографии, живописи, строительстве, лакокрасочном и игрушечном производстве, в автомобилестроении, при деревообработке и в производстве мебели, а также во многих других отраслях.

Казеин технический представляет собой пористое, плотное зерно любой формы. Размеры зерна не превышают в разрезе 5 мм. Технический казеин однородный по массе, цвет однородный, от светло - желтого до желтого, упаковывается в бумажные мешки.
Казеин разделяют на две группы, в зависимости от того, как он был получен:
- сычужный технический казеин (он получается путем коагуляции белков под воздействием пепсина, фермента)
- кислотный технический казеин (получается путем коагуляции белков безжиренного коровьего молока под действием соляной, молочной кислоты)
Кислотный технический казеин делится на два типа :
- солянокислотный
- молочнокислотный
Казеин технический по степени измельчения разделяют:
- молотый казеин
- казеин в серне
По показателям качества разделяют на :
- кислотный казеин молочный 1 и высшего сортов
- сычужный казеин в зерне высшего, 1, 2 сорта
- кислотный казеин в зерне высшего, 1, 2 сорта
Технический казеин широко применяется в промышленности, а пищевой казеин используется в пищевой промышленности. Применяют как водостойкое вещество, обеспечивает адгезию клея на поверхностях. Если обрабатывать казеин технический формальдегидом, то можно получить пластик, из которого изготавливали щетки и пуговицы.

Казеин широко применяется в различных промышленных отраслях. При этом для различных целей применения возникают и различные требования к форме и свойствам получаемого казеина. В связи с этим используют различные методы производства, самыми распространенными из которых являются ферментативная и кислотная коагуляция.
Казеин технический является однородной структурой, которая состоит из различной формы и размера зерен. При этом зерна отличаются пористостью и сухой консистенцией. В зависимости от метода получения различают сычужный и кислотный технические казеины.
Сычужный технический казеин получают путем ферментативной коагуляции обрата с использованием пепсина. Производство кислотного технического казеина выполняется из обезжиренного коровьего молока в результате коагуляции, выполненной с помощью либо соляной, либо молочной кислоты. Вследствие этого выделяют солянокислотный и молочнокислотный казеины.

Полученный любым из перечисленных способов, коагулированный сгусток казеина неоднократно промывают дистиллированной водой с целью удаления остатков любых примесей. Полученное сырье подвергают прессованию и центрифугированию, после чего дробят и сушат в специальных сушилках. В зависимости от степени измельчения выделяют молотый и серновой казеин различных сортов качества.
Следует отметить, что казеин технический предназначен не для употребления в пищу человеком, а для использования в качестве технического сырья во многих отраслях. Наиболее частыми потребителями являются химическая, легкая, деревообрабатывающая, целлюлозно-бумажная, парфюмерная, фармацевтическая, лакокрасочная и даже авиационная отрасли промышленности.

Пищевой казеин - сложный белок, который образуется из казеиногена при створаживании молока под действием протеолитических ферментов, так же используется для приготовления казеинового клея. В промышленности для того, чтобы получить казеин молоко сначала центрифугируют, для удаления содержащегося в нем жира, а затем добавляют в него слабощелочной раствор. Потом снова центрифугируют для отделения жира, добавляют разбавленный раствор кислоты, чтобы добиться полного выпадения казеина в осадок. После этого творожный сгусток хорошо промывают для удаления кислоты и высушивают при низкой температуре, так как казеин чувствителен к перегреву.
Казеин считается главным белком всех млекопитающих. Казеин состоит на 80% из белка молока, это говорит о насыщенности аминокислотами. Казеин входит в основную массу творога, используется для производства пластмасс, красок, клеев, пищевых искусственных продуктов.
Высушенный казеин представляет собой белый порошок без вкуса, запаха, не растворяется в органических соединениях, в воде, водных растворах солей и разбавленных щелочей. Казеин используют как добавку при различных патологических состояниях, таких как тяжелые ожоги, лихорадка или других затяжных заболеваниях.
Также казеин широко применяют для изготовления фармацевтических, диетических продуктов, искусственных волокон.

Казеиновый клей используется, как правило, для склеивания различных материалов, а так же фаянса, пластмассы и т.д. атехнический казеин применяется в промышленности. Казеиновый клей отличается от столярного клея большей влагоустойчивостью. Казеин обычно продаётся в виде порошка, но его легко можно приготовить самим. Для того чтобы получить казеин Вам нужно сделать следующие действия: Обезжиренное молоко ставят в тёплое место, чтобы оно закисло, после чего его фильтруют через промокательную бумагу. Казеин (белковое вещество молока) остаётся на бумаге. Его промывают в мягкой воде, потом, завязав в тряпочку, кипятят в воде, чтобы удалить жир. После этого казеин раскладывают на промокательной бумаге и сушат при комнатной температуре. Приготовление клея. Десять частей казеина и одну часть буры замешивают в двух частях воды до получения теста, затем прибавляют ещё две части воды. Полученный клей годен к употреблению в течение двух -трёх часов, после чего затвердевает. Казеиновый клей можно приготовить, добавляя к творогу по каплям нашатырный спирт, пока не получится студенистая прозрачная масса. Этой массой и смазывают склеиваемые детали. Для большей прочности смазанным клеем поверхностям дают просохнуть, потом покрывают тонким слоем известкового теста и уже после этого соединяют склеиваемые детали. В готовый казеиновый клей добавляют несколько капель формалина или раствора алюминиевых квасцов для получения водоупорного клея

Как известно, казеин это протеин, содержащийся в большом количестве в молоке. За счет своих полезных свойств его применение является популярным в области диетотерапии и спортивного питания.

Содержится казеин в молоке в виде растворимых мономеров, а также полимеров, которые представлены в виде субмицеллярного и мицеллярного казеина, структурные единицы которых соединены между собой кальциевыми мостиками. Для получения казеина используют различные методы его коагуляции.
Сычужный казеин получают путем сычужной коагуляции, которая проходит в две стадии. Первая фаза, ферментативная, предполагает воздействие сычужного фермента, в результате чего разрываются пептидные связи в полипептидных цепях казеиновых комплексов. Таким образом, происходит возникновение гидрофобного параказеина и гидрофильного гликомакропептида.
Во вторую стадию, коагуляционную, выполняется агрегация дестабилизированных мицелл казеина, то есть параказеина. Образованные таким образом агрегаты формируют сгусток, другими словами происходит процесс гелеобразования.
Следует отметить, что технологический процесс подразумевает именно сычужную свертываемость, а не свертываемость молока под действием протеидов микробного происхождения. Последняя вызывает дополнительное образование молочной кислоты, что неблагоприятно сказывается на качестве получаемого казеина.
Сычужный казеин широко применяется в фармацевтической, пищевой промышленности и в других отраслях. Важной его особенностью является высокое белковое содержание (до 90%), а также большая степень усвояемости. К тому же создает ощущение сытости и является быстродействующим источником аминокислот в организме

Кислотный казеин. Кислотный казеин вырабатывают из обезжиренного молока с минимальной массовой долей жира — не более 0,05%. Для осаждения казеина можно использовать молочную, соляную, серную, а для получения наиболее чисто­го казеина в лабораторных условиях — уксусную кислоту. Под действием кислоты происходит деминерализация казеина — казеинаткальцийфосфатного комплекса — отщепляются каль­ций н фосфор, достигается изоэлектрическая точка (рН 4,6), при которой белок коагулирует.

Кислотный казеин можно вырабатывать тремя способами — обычным (сквашиванием), эжекторным и зерненым.

При обычном способе в обезжиренное молоко с температу­рой 30—35°С вносят 3—5% бактериальной закваски молочно­кислых стрептококков (приготовлена на обезжиренном моло­ке) и оставляют до сквашивания. При более высокой темпера­туре есть опасность получить сгусток, в котором казеин не будет полностью переведен в свободную казеиновую кислоту. Казеин, полученный при температуре более 40 °С, бывает низ­кого качества, так как содержит большое количество золы. Изменяя количество бактериальной закваски и температуру сквашивания, можно регулировать длительность получения сгустка от 6 до 12 ч, в соответствии с нуждами предприятия.

На поверхности готового сгустка обычно появляется тон­кий слой прозрачной сыворотки. Кроме этого, если верхний слой сгустка содержит много пены, лучше его удалить (толщи­ной 1 см), так как казеин из него получается труднораство­римым.

Сгусток режут вертикальными, а затем горизонтальными ножами и, получив небольшие кубики, сразу начинают нагре­вать до 60—65 °С при постоянном вымешивании, которое про­должают и после достигнутой температуры еще 10—15 мин. Затем казеин отделяют от сыворотки центрифугированием и обрабатывают.

Получение казеина эжекторным способом отличается от по­лучения казеина предыдущим способом тем, что после получе­ния сгустка его можно нагревать и измельчать эжекторным способом. Но этот способ требует особо тщательного регули­рования сквашивания, нормальных плотности и кислотности сгустка. При слишком низкой кислотности сгустка, во время эжектирования, хлопья белка слипаются в комья и тянутся ни­тями. При высокой кислотности сгусток сильно дробится и хлопья плохо сохнут. Перед эжектированием верхний слой сгустка, как правило, удаляют. При эжектировании казеин на­гревают до 60°С. Более высокое нагревание опасно тем, что может денатурировать казеин, понизится его способность к растворению в щелочах и набуханию (важнейшее свойство технического казеина).

Зерненый казеин получают, проводя осаждение очень кис­лой сывороткой. Приготовление зерненого казеина имеет мно­го положительных сторон: обезжиренное молоко можно пере­работать сейчас же по его получении; казеиновые хлопья, об­разуя комочки, захватывают мало жира; хлопья-зерна легко промываются; обсушка казеина достигается не высокой темпе­ратурой, а установлением определенной кислотности.

Для того чтобы ускорить осаждение казеина кислой сыво­роткой, можно повысить кислотность обезжиренного молока до 35—40 °Т. Подготовленное молоко нагревают до 34—35 °С и приливают непрерывно при такой же температуре кислую сы­воротку до получения хлопьев белка (казеина), заканчивают тогда, йогда сыворотка в емкости, в которой вырабатывают казеин, становится прозрачной. Вымешивание длится 10— 15 мин, так как комочки белка еще мягкие. После этого сли­вают большую часть сыворотки и снова наливают кислую (до кислотности 62—70°Т) сыворотку, добиваясь наибольшего об­сушивания хлопьев сгустка. В конце обработки казеина кис­лотность сыворотки в емкости должна быть равной 4,6—4,8.

96. Показатели технического казеина разных сортов

Казеин	Сорт	Массовая доля, 0 жнра |	I. не более золы	Кислотность "Т, не бо­лее
Сычужный	Высший	1,5	7—8,5	50
I	1,5	7—8,5	70
	II	2,5	6-6,9	120
	III	3,0	4—5,9	160
Кислотный	Высший	1,5	2-5	60
	I	1,5	3.0	100 •
	II	2,5	4,0	150
	III	3,0	4,0	200

Примечание. Массовая доля влаги в техническом казенне всех сортов должна быть не более 12%.

Для казеина I сорта величина зерна допускается не более 5 мм, для II сорта до 10 и III сорта до 15 мм. Казеин техни­ческий должен отвечать следующим требованиям (табл. 36).

Солянокислый зерненый казеин получают, приливая к по­догретому до 34—35 °С обезжиренному молоку тонкими струй­ками при непрерывном помешивании очищенную соляную кис­лоту, разбавленную водой до нормальной концентрации.

Когда сыворотка становится в емкости прозрачной, кислоту прекращают приливать, сливают половину сыворотки, затем возобновляют перемешивание и снова добавляют разбавлен­ную водой соляную кислоту до получения рН 4,6—4,0 и 5,0. На практике часто конец обработки определяют сжатием в ру­ке зерен казеина и, когда они дают ощущение максимальной твердости, считают их готовыми.

Если вместо соляной кислоты применять серную, то казеин получают с большим содержанием золы.

Казеин-сырец содержит много примесей: молочный сахар, воду, кислоты, которыми осаждали казеин, соли, кальций и т. д. Все виды казеина, как правило, промывают чистой водой. Тре­бования к промывочной воде следующие:

Вода должна быть свободна от заражения посторонней мик­рофлорой. Особенно опасны гнилостные бактерии;

Содержание железа в воде должно быть не более 2 мг на 1 л воды (при расчете по Fe203);

Вода должна содержать мало щелочных солей (больше все­го опасны двууглекислые соли кальция и отчасти магния).

Таким образом, промывать казеин-сырец надо мягкой, чи­стой водой. Обычно рекомендуется брать для промывки казеи­на-сырца вначале теплую (30—35°С), а потом холодную воду. На практике часто промывают казеин только холодной водой, так как боятся склеивания его зерен. Казеин достаточно про­мыть 3 раза водой температурой 15—20 °С, но в каждой воде перемешивать его надо в течение 10 мин. Промытый казеин можно использовать во всех отраслях промышленности.

При долгом хранении лучше всего высушить казеин. До вы­сушивания казеин-сырец прессуют или центрифугируют с целью уменьшения влаги (механически захваченной). Затем спрес­сованный казеиновый пласт разбивают на мелкие кусочки и равномерно распределяют на сушильных стеллажах (рамы, за­тянутые полотном). Сушилки либо паровые, либо электриче­ские. Конец сушки устанавливают определением содержания влаги, пока казеин недостаточно высок, зерна его мнутся и не раскалываются с треском. Сухой казеин сортируют по хи­мическому составу, свойствам и внешнему виду. Смешивать казеин различного вида (сычужный с кислотным) нельзя, так как понижается его качество.

Упаковывают казеин в новые, плотные, джутовые, полимер­ные мешки массой брутто 50 кг. Эжекторный казеин в таких же мешках бывает по 40 кг.

Пищевой казеии. Пищевой казеин получают воздействием на молоко кислотой или свертывающим его ферментом (сы­чужный фермент, пепсин, препарат ВНИИМСа). Обезжирен­ное молоко с содержанием жира 0,05% пастеризуют, охлаж­дают до 35 °С, прибавляют соли кальция (примерно 20—30 г сухой соли на 100 кг молока) и свертывают. Можно до свер­тывания молока внести и бактериальную закваску. Сычуж­ный казеин содержит больше минеральных солей, чем кислот­ный. Полученный сгусток разрезают, измельчают до 4—6 мм, нагревают до 57—60°С и вымешивают в течение 15—25 мин для максимального обезвоживания. После этого дают казеи­новой массе осесть на дно, сливают всю сыворотку, а массу промывают трижды водой, при постоянном помешивании. Тем­пература первой промывной воды должна быть 30—35 °С, вто­рой 20—25 и третьей 8—10 °С.

Для промывки казеина используют чистую воду в количест­ве 20—25% от объема перерабатываемого молока, при этом массу выдерживают при постоянном помешивании каждый раз 10—15 мин. Затем воду удаляют и массу либо прессуют 2—Зч, либо центрифугируют 8—10 мин для лучшего освобождения механически захваченной воды. Отпрессованный или отцент- рифугированный казеин пропускают через волчок или дробят на механической терке до 3—5 мм и сушат. Температуру суш­ки устанавливают не выше 55—60 °С, иначе казеин может пла­виться. Готовый казеин должен содержать не более 12% воды.

Пищевой казеин должен соответствовать следующим тре­бованиям: кислотность 50°Т, массовая доля влаги не более 12%, жира не более 1,5, золы 2 (для высшего сорта) и 2,5% (для I сорта). Солей олова, в пересчете на чистое олово, до­пускается не более 10 мг на 1 кг казеина, солей меди в пере­счете на медь не более 8 мг. Содержание солей свинца не до­пускается. Общее количество бактерий для высшего сорта мо­жет составлять до 50 тыс. в 1 г, а для I сорта до 100 тыс., колититр 0,1г. Для того чтобы пищевой казеин можно было бы использовать в пищевой промышленности, его необходимо пе­ревести в растворимую форму. С этой целью после промывки к нему добавляют двууглекислую соду до полной нейтрализа­ции и доведения рН до 7,0, затем его высушивают. Сушку луч­ше проводить распылительным способом, предварительно на­грев смесь до 70 °С, а иногда и выше — до 90—95 °С. Нагрева­ние нужно для понижения вязкости смеси. Для получения ка - зеината натрия можно вместо двууглекислой соды применять едкий натр. В этом случае к казеину влажностью 55—60% добавляют сначала равное по массе количество воды, а потом 1%-ный раствор едкого натра. После этого смесь казеина и щелочи обрабатывают на коллоидной мельнице и сушат

Массовая доля влаги в пищевом казеине, обработанном щелочью и высушенном, должна быть не выше 6% для высше­го сорта и 8% для первого сорта. Цвет его белый, со слегка кремоватым оттенком. Содержание металлических примесей для всех казеинов одно и то же. Микрофлора в растворимом казеине не должна превышать 3 тыс. клеток для высшего и 50 тыс. для I сортов, колититр равен 1 г, т. е. требования зна­чительно строже, чем для пищевого казеина.

Кислотный казеин для пищевых целей лучше осаждать мо­лочной кислотой, образующейся в результате молочнокислого брожения. Можно обезжиренное молоко сквашивать бактери­альной закваской, либо осаждать казеин молочной кислотой. Надо иметь в виду экономичность метода осаждения. В первом случае сгусток обрабатывается так же, как при получении пи­щевого казеина. При получении кислотного казеина очень важ­но промывать казеиновую массу и освобождать ее от лакта - тов и фосфатов кальция.

При эжекторном способе получения зерненого казеина луч­ше осадить казеин при помощи кислой сыворотки. В подогре­тое до 35 °С обезжиренное молоко вливают непрерывно кислую сыворотку кислотностью 140—150 °Т (температура 35 °С) до получения хлопьев казеина и прозрачной зеленоватой сыворот­ки. Вымешивают массу еще 10—15 мин. После удаления сы­воротки ее опять вымешивают, одновременно добавляют кис­лую сыворотку до достижения кислотности 65—70 °Т или рН 4,6. По готовности зерна сыворотку удаляют и приступают к промывке зерна. При применении соляной кислоты плот­ностью 1190 кг/м3 и концентрацией 37,2% (дымящая кислота)

Ее предварительно разбавляют в 8 раз водой И вливают мед­леннее, чем кислую сыворотку, примерно в 2,5—3 раза, а имен­но в течение 25—30 мин. При этом кислотность сыворотки на­до довести до рН 4,5 или до 50—55 °Т.

Эжектирование готового сгустка проводят при Повышенной * температуре — 55—60 °Т. Сгусток засасывается в камеру эжек­тора, где он раздробляется на мелкие зерна и нагревается. Отваренная масса казеина при эжектировании поступает на промывку. Остальную обработку ведут так же, как и при по­лучении пищевого казеина. При зерненом способе сычужное свертывание не доводят до получения прочного сгустка. При первых же признаках свертывания массу начинают вымеши­вать. Образуются хлопья, которые слипаются в рыхлые комьй. Когда казеин полностью коагулирует (сыворотка бывает при этом прозрачная и почти зеленоватого цвета), массу нагрева­ют до 60 °С. Затем все операции проводят те Же, что и при Обыкновенном методе получения казеина (промывка, центри­фугирование или прессование, дробление, сушка).

Технология зерненого способа получения казеина более со­кращенная и Обеспечивает миним&лЬнОе содержание жира й продукте. Но при этом способе выход казеина уменьшается, так Как образуется МнОгй «кайеиноввй НЫлИ» (мельчайших частиц), которая остается в сыворотке.

При осаждении казеина хлоридов кйльцИЯ полуЧакУг каль­циевый каЗейн. Он вьіпйдаеї и8 обеЗЖйреннбго молока НрМ температуре 90-—95 °С совместно с сывороточными белкаМИ; ПрИпроизводстве кальциевого каэейнё обезжиренное молокй предварительно не пастеризуют, поскольку еге получают до­бавлением хлорида кальцйй в количестве І г нй 1 л МОлокй При температуре 95—97®С. Послё получения казеиновой Mdd - сы его отмывают тщательнв От калЬциевЬіХ и других сОлей; Остальные операции одинаковы для всех казеинбв.

Наибольшее использование белков обезжиренного молокй бывает при кальциевой коагулйцйи 95%, йатем прй кИслОЇ - Ной — 90 и хуже всех прй сычу&ной — 85%, При всех спосо­бах надо иметь в виду ИХ назначение И себебтоимбсть. Высо­кая жирность является наиболее распространенным пороком казеина. Повышенная зольность также, йвлйетсй серьезным по­роком для казеина. Оба порока проявляются в каЗеинй прй неправильном сепарировании, обезжиривании молока, плохой промывке казеина; при выработке может иметься высокая Влажность и кислотность казеина; первый Порок бывает От плохой сушки или хранения казеина в сыром месте, а второй является результатом плохой промывки казеиновой массы, или повышение кислотности происходит при длительном хранений казеина-сырца до сушки. Неправильная сущка й хранение мо -

37. Массовая доля различных компонентов в молочном сахаре, %

Компонент	Рафнниро - ванныйса­	Пищевой	Сахар-сырец
Хар	Сахар	I сорта
Лактоза (гид­	98,5	95,0	88,0
Рат)			3,0
Влага	- 0,5	2,0
Азот	0,1	0,16	0,5
Зола	0,3	1,5 .	4,0
Молочная кис-	0,1	0,5	1,8

Лота

Гут привести к следующим порокам: блестящая оплавленная поверхность, бурый коричневый цвет, темный и серый. цвет казеина

Виды казеина

Обычно казеин подразделяется на два типа

• Сычужный казеин, получаемый ферментативным осаждением

• Кислотный казеин, получаемый подкислением обезжиренного молока до изоэлектрической точки (рН 4,6-4,7).

Кроме этих двух основных типов, существуют другие важные промышленные казеиновые продукты, произвол шые в промышленных масштабах:

• Копреципитаты, изготавливаемые нагреванием обезжиренного молока до высокой температуры с последующим осажде тем комплекса казеина и сывороточных белков, которое обычно осуществляется хлоридом кальция, копреципитат также содержит сывороточные

и кальций

• Казеннаты обычно казеннат натрия, получаемый при растворении кислотного казеина в гидроксиде натрия.

---

Дата добавления: 2018-04-05; просмотров: 1908; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

---

---

Мы поможем в написании ваших работ!