Кемерово, Кемеровская область, Россия
Кемерово, Кемеровская область, Россия
Кемерово, Кемеровская область, Россия
Появление молочных продуктов, обогащенных молочно-белковыми концентратами, связано с низким уровнем потребления белка населением. В статье представлены результаты исследования состава двух образцов молочно-белковых концентратов – Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum с целью дальнейшего применения их в производстве молочных продуктов. Определены фракции белков молочно-белковых концентратов с применением величины молекулярного веса. В результате электрофоретического разделения фракций белков методом свободного электрофореза с помощью ячейки для электрофореза MINI-PROTEAN получена исходная электрофореграмма. В изученных образцах идентифицировано количество фракций сывороточных белков и казеина. Рассчитаны абсолютные значения фракций сывороточных белков и казеина в образцах молочно-белковых концентратов. На основании полученных значений фракций сывороточных белков и казеина определено их процентное содержание в молочно-белковых концентратах. Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что исследованные образцы молочно-белковых концентратов могут быть использованы в производстве молочных продуктов в качестве дополнительного компонента для повышения пищевой ценности готового продукта.
Молочный белок, казеин, сывороточные белки, фракционирование белков, молочно-белковый концентрат
Введение
В настоящее время на молочном рынке все чаще появляются продукты, произведенные с использо-ванием молочно-белковых концентратов. Данная тенденция связана с нехваткой пищевого белка в питании человека, которая, вероятно, сохранится.
В отличие от жиров и углеводов, белки не накапливаются в резерве и не образуются из других пищевых веществ, являясь незаменимой частью пищи. При недостатке белков возникают серьезнейшие нарушения работы желез внутренней секреции, состава крови, ослабление умственной деятельности, замедление роста и развития детей, снижение сопротивляемости к инфекциям.
Как источник энергии белки имеют второстепенное значение, поскольку могут быть заменены жирами и углеводами. В зависимости от аминокислотного состава выделяют полноценные (содержащие все восемь незаменимых аминокислот) и неполноцен-ные белки. Источником первых являются мясо, рыба, птица, яйца и молочные продукты. Растительная пища содержит в основном неполноценные белки. При организации питания следует учитывать, что из белков животных продуктов в кишечнике всасывается более 90 % аминокислот, из растительных – 60–80 %. Наиболее быстро перевариваются белки молочных продуктов и рыбы, затем мяса (говядины быстрее, чем свинины и баранины), далее хлеба и круп, причем быстрее – белки пшеничного хлеба из муки высших сортов и манной крупы. Последнее имеет большое значение для лечебных диет, но не для питания здорового человека. Рациональное питание подразумевает сочетание животных и растительных продуктов, улучшающее сбалансированность аминокислот. Вреден длительный избыток белка в питании, ведущий к перегрузке печени и почек продуктами его распада, перенапряжению секреторной функции пищеварительного аппарата, усилению гнилостных процессов в кишечнике, накоплению продуктов азотистого обмена со сдвигом кислотно-основного состояния организма в кислую сторону. Поэтому при недостаточности почек и печени, подагре и некоторых других заболеваниях потребление белка ограничивают или даже временно исключают [1].
Белки или протеины (от греч. protos – первый) – высокомолекулярные полимерные соединения, построенные из аминокислот. В их состав входит около 53 % углерода, 7 % водорода, 22 % кислорода, 15–17 % азота и от 0,3 до 3 % серы.
В некоторых белках присутствуют фосфор, железо и другие элементы [2, 14].
Все белки, в зависимости от их строения
и свойств, делятся на две группы: простые
и сложные. Простые белки (альбумины, глобулины) состоят только из аминокислот,
в молекуле сложных белков помимо белковой части имеются соединения небелковой природы. Например, липопротеины кроме белка содержат липиды, гликопротеины – углеводы, фосфо-протеины – фосфорную кислоту и пр. [3].
Цель данного исследования: проведение анализа состава двух образцов молочно-белковых концентратов – Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum с целью применения их в производстве молочных продуктов. Для этого были идентифи-цированы фракции белков методом электрофо-ретического разделения с использованием величин молекулярного веса, а также определены абсолют-ные значения белков в изученных образцах молочно-белковых концентратов [4].
Объекты и методы исследований
Объектом исследования являются молочно-белковые концентраты, которые изучены в лаборатории научно-образовательного центра Кемеровского технологического института пищевой промышленности (университета). Фракционирование белков выполнено с помощью ячейки для электрофореза MINI-PROTEAN двух наименований молочно-белковых концентратов: Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum.
Метод свободного электрофореза, детально разработанный лауреатом Нобелевской премии
А. Тизелиусом, основан на различии в скорости движения (подвижности) белков в электрическом поле, которая определяется величиной заряда белка при определенных значениях рН и ионной силы раствора. В настоящее время более широкое распространение получили методы зонального электрофореза белков на различных носителях, в частности на твердых поддерживающих средах: гелях крахмала и полиакриламида, целлюлозе. Преимущества их, по сравнению с методом свободного электрофореза, состоят в том, что исключается размывание границы белок – растворитель в результате диффузии и конвекции, не требуется налаживания сложной аппаратуры для определения положения границы, а для анализа необходимо небольшое количество белка [5].
Результаты и их обсуждение
На рис. 1 показана исходная электрофореграмма исследованных образцов молочно-белковых концентратов. Линии 2 и 3 относятся к МБК Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum соответственно.
При обработке данных рис. 1 получена электрофореграмма с различными величинами молекулярного веса, которые определены электрофорезом исследованных образцов молочно-белковых концентратов в результате разделения фракций МБК методом свободного электрофореза.
Рисунок 1 – Исходная электрофореграмма образцов
Figure 1 – Initial electrophoregram of the samples
На рис. 2 показана обработанная в программе TotalLab™ Quant v12.3 электрофореграмма исследованных образцов МБК: Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum.
Анализируя рис. 2, можно определить молекулярный вес каждой фракции белка в каждом образце молочно-белкового концентрата.
По результатам исследования получены следующие результаты, отражающие величину молекулярного веса фракций белка, представлен-ные в табл. 1 и 2.
Определение молекулярного веса позволяет идентифицировать различные белки по фракциям.
С использованием данных табл. 1 белки молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI разделены на следующие фракции:
– αs2-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 26,268 кДа;
– αs1-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 23,347 кДа.
Вышеупомянутые фракции относятся к фракциям казеина [6].
Анализ данных табл. 2 позволяет идентифицировать фракции белков молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum:
– иммуноглобулин M, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе
1152,5 кДа;
– иммуноглобулин D, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе
180,652 кДа;
– альбумин сыворотки крови, соответствующий,
по справочным данным, молекулярной массе
49,705 кДа.
Вышеупомянутые белки относятся к фракциям сывороточных белков [7].
На следующем этапе идентифицированы фракции казеина с использованием данных табл. 2:
– αs2-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 26,93 кДа;
– αs1-казеин, соответствующий, по справочным данным, молекулярной массе 22,557 кДа;
По результатам исследований можно сделать вывод о том, что молочно-белковый концентрат Promilk 852 FBI содержит две фракции казеина
(αs2-казеин, αs1-казеин). Фракций сывороточных белков в данном молочно-белковом концентрате не выявлено [8].
Молочно-белковый концентрат Promilk Kappa Optimum содержит три фракции сывороточных белков (иммуноглобулин M, иммуноглобулин D, альбумин сыворотки крови) и две фракции казеина (αs2-казеин, αs1-казеин).
Рисунок 2 – Электрофореграмма, обработанная
в программе TotalLab™ Quant v12.3
Figure 2 – Electrophoregram processed in TotalLab™ Quant v12.3
Таблица 1 – Молекулярный вес фракций белка
МБК Promilk 852 FBI
Table 1 – Molecular weight of the fractions of protein
MPC Promilk 852 FBI
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
Молекулярный вес, кДа |
|
Promilk 852 FBI |
1 |
26,268 |
|
2 |
23,347 |
Таблица 2 – Молекулярный вес фракций белка
МБК Promilk Kappa Optimum
Table 2 – Molecular weight of the fractions of protein
MPC Promilk Kappa Optimum
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
Молекулярный вес, кДа |
|
Образец Promilk Kappa Optimum |
1 |
1152,500 |
|
2 |
180,652 |
|
|
3 |
49,705 |
|
|
4 |
26,930 |
|
|
5 |
22,557 |
Исходные данные для расчета абсолютных значений фракций белков молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI представлены в табл. 3.
Таблица 3 – Данные для расчета абсолютных значений фракций белков МБК Promilk 852 FBI
Table 3 – Data for calculation of absolute values for fractions of protein MPC Promilk 852 FBI
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
%, от общего содержания казеинов |
%, от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
Общее количество сывороточных белков на 100 г |
Общее количество казеина на 100 г |
Общее количество белка |
|
Promilk 852 FBI |
1 |
63,12 |
– |
63,12 |
– |
80,39 |
80,39 |
|
2 |
36,88 |
– |
36,88 |
Таблица 4 – Абсолютные значения фракций
казеина МБК Promilk 852 FBI
Table 4 – Absolute values for casein fractions MPC Promilk 852 FBI
|
Фракция казеина |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания белка |
|
as2-казеин |
50,74 |
63,12 |
63,12 |
|
as1-казеин |
36,88 |
36,88 |
36,88 |
С использованием данных табл. 3 рассчитаны абсолютные значения фракций казеина. Полученные данные представлены в табл. 4.
По данным табл. 4 можно сделать вывод о том, что наибольшее содержание во фракциях казеина молочно-белкового концентрата Promilk 852 FBI имеет фракция as2-казеина, а наименьшее значение у as1-казеина [9].
Исходные данные для расчета абсолютных значений фракций белков молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum представлены в табл. 5.
С применением данных табл. 5 вычислены абсолютные значения фракций сывороточных белков. Полученные данные представлены в табл. 6.
По полученным данным (табл. 6) можно сформулировать вывод о наибольшем содержании во фракциях сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optimum фракции иммуноглобулина D и наименьшем содержании фракций иммуногло-булина M и альбумина сыворотки крови (0,91 и 0,92 г/100 г соответственно) [10]. Наибольший процент содержания от общего количества белка имеет фракция иммуноглобулина D (7,36 %).
На следующем этапе был произведен расчет фракций казеина МБК Promilk Kappa Optimum с использованием исходных данных табл. 5. Данные представлены в табл. 7.
Таблица 5 – Данные для расчета абсолютных значений фракций сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optimum
Table 5 – Data for calculation of absolute values for fractions of whey proteins MPC Promilk Kappa Optimum
|
Наименование продукта |
Номер полосы |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
Общее количество сывороточных белков на 100 г |
Общее количество казеина на 100 г |
Общее количество белка |
|
Promilk Kappa Optimum |
1 |
– |
11,59 |
1,11 |
7,85 |
73,99 |
81,84 |
|
2 |
– |
76,69 |
7,36 |
||||
|
3 |
– |
11,72 |
1,12 |
||||
|
4 |
56,73 |
– |
51,29 |
||||
|
5 |
43,27 |
– |
39,12 |
Таблица 6 – Абсолютные значения фракций сывороточных белков МБК Promilk Kappa Optium
Table 6 – Absolute values for fractions of whey proteins MPC Promilk Kappa Optium
|
Фракция |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания сывороточных белков |
% от общего содержания белка |
|
Иммуноглобулин M |
0,91 |
11,59 |
1,11 |
|
Иммуноглобулин D |
6,02 |
76,69 |
7,36 |
|
Альбумин сыворотки крови |
0,92 |
11,72 |
1,12 |
Таблица 7 – Абсолютные значения фракций казеина
МБК Promilk Kappa Optimum
Table 7 – Absolute values for fractions of casein
MPC Promilk Kappa Optimum
|
Фракция казеина |
Абсолютное содержание фракции на 100 г, г/100 г |
% от общего содержания казеинов |
% от общего содержания белка |
|
as2-казеин |
41,97 |
56,73 |
51,28 |
|
as1-казеин |
32,02 |
43,27 |
39,13 |
По данным табл. 7 можно сделать вывод о наибольшем содержании во фракциях казеина молочно-белкового концентрата Promilk Kappa Optimum фракции αs2-казеина и наименьшем содержании фракции αs1-казеина. Самую большую величину процента от общего содержания белка имеет фракция as2-казеина (51,28 %) [11, 12].
Процентное содержание сывороточных белков и казеинов от общего количества белка в молочно-белковых концентратах Promilk 852 FBI и Promilk Kappa Optimum представлено в табл. 8.
Таблица 8 – Процентное содержание сывороточных белков и казеинов МБК Promilk 852 FBI
и Promilk Kappa Optimum
Table 8 – Percentage of whey proteins and caseins
MPC Promilk 852 FBI and Promilk Kappa Optimum
|
|
Promilk 852 FBI |
Promilk Kappa Optimum |
|
% содержания сывороточных белков от общего содержания белка |
– |
9,59 |
|
% содержания белков-казеинов от общего содержания белка |
100 |
90,41 |
По данным табл. 8 можно судить о том, что молочно-белковый концентрат Promilk 852 FBI содержит только белки-казеины, а молочно-белковый концентрат Promilk Kappa Optimum обладает высоким содержанием (90,41 %) белков-казеинов. Кроме того, в данном МБК присутствуют сывороточные белки (9,59 %) [13].
