автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья

005001955

Родная Анастасия Борисовна

РАЗРАБОТКА БИОТЕХНОЛОГИИ КОНЦЕНТРАТОВ ГАЛАКТООЛ ИГОСАХАРИДОВ ИЗ ЛАКТОЗОСОДЕРЖАЩЕГО СЫРЬЯ

Специальности: 05.18.04 - Технология мясных, молочных и

рыбных продуктов и холодильных производств 05.18.07 -- Биотехнология пищевых продуктов и биолог ически активных веществ

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

2 4 НО Я 2011

Ставрополь -- 2011

005001955

Работа выполнена в ФГБОУ ВГЮ «Северо-Кавказский государственный технический университет»

Ведущая организация: ГУ "Ярославский государственный институт

Защита состоится «22» декабря 2011 г. в 13-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.245.05 при Северо-Кавказском государственном техническом университете по адресу: 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, ауд. К308.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет». С авторефератом диссертации можно ознакомиться на сайтах СевКавГТУ www.ncstu.ru и ВАК РФ Министерства образования и науки РФ www.vak.ed.gov.i-u/ru/dissertation/.

Автореферат разослан ноября 2011 г.

Научные руководители:

доктор технических наук, профессор Евдокимов Иван Алексеевич

кандидат технических наук, доцент Лодыгин Алексей Дмитриевич

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор Антонова Людмила Васильевна

доктор технических наук Петров Андрей Николаевич

качества сырья и пищевых продуктов'

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.245.05, доктор технических наук, профессор

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ Актуальность темы. Интерес к функциональным продуктам, которые оказывают регулирующее действие на организм в целом или на отдельные органы и способны заменить многие лекарственные препараты, сгремителыю растет во всем мире. При этом особое внимание уделяется вопросам создания, поддержания и восстановления нормальной кишечной микрофлоры, играющей огромную роль в сохранении здоровья человека. Среди пребиотиков (пищевых веществ, избирательно стимулирующих рост и биологическую активность представителей защитной микрофлоры кишечника) большой практический интерес проявляется к галакггоолигосахаридам (ГОС). Это связано с их высокой селективностью и промышленной применимостью процесса синтеза этих олигосахаридов из лактозы с использованием препаратов ß-гапактозидазы. Экономически целесообразным источником получения ГОС является лактоза молочной сыворотки. Такое производство позволяет решить проблему переработки вторичных ресурсов молочной промышленности. При этом актуальным является использование мембранных (в т. ч. ультрафильтрация) и электрофизических (в частности, электроактивация) методов для получения концентратов ГОС из различных видов лактозосодержащего сырья.

Большой вклад в изучение свойств и разработку технологии галактоолигосахаридов внесли зарубежные и отечественные ученые: Wallenfels К.., Pazur J. Н„ Smart J. В., Mutai М, Кап Т., Matsumoto К., Тапака Т., Prenosil J. Е., Gibson J. R., Rastall R. А., Onishi N., Данилов M. Б., Хамагаева И. С. и др.

Таким образом, актуальность данной работы обусловлена не только пракгической применимостью концентратов ГОС в качестве пребиотических компонентов и их биологической ценностью, но и необходимостью комплексной переработки лактозосодержащего сырья.

Цель и задачи диссертационной работы. Целью диссертационной работы является изучение закономерностей ферментагивного

трансгапактозилирования лактозы и разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов с использованием электрохимической активации лактозосодержащего сырья.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

• изучить влияние рН среды на эффективность растворения лактозы в электроактивированной воде при температуре действия Р-галактозидаз;

• подобрать и обосновать выбор фермента для проведения реакции трансгалактозилирования;

• исследовать закономерности синтеза галактоолигосахаридов в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки, подвергнутых электрохимической активации;

• установить оптимальные параметры реакции трансгалактозилирования лактозы под действием фермента Р-галактозидазы для различных видов лактозосодержащего сырья;

• разработать биотехнологию концентратов галактоолигосахаридов из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки;

• получить опытные образцы концентратов галактоолигосахаридов, определить их органолептические, физико-химические и микробиологические показатели, изучить влияние полученных концентратов на заквасочную микрофлору;

• провести оценку экономической эффективности разработанной технологии;

• адаптировать систему ХАССГ1 для контроля технологического процесса производства концентратов ГОС.

Научная новизна работы состоит в следующем: - изучено влияние рН среды па эффективность растворения лактозы в электроактивированной воде;

- обоснован выбор ферментного препарата для проведения процесса трансгалактозилировання в лактозосодержащем сырье, подвергнутом электрохимической активации;

- изучены закономерности процесса трансгалактозилирования в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки, подвергнутых электроактивации;

- установлены оптимальные параметры получения галактоолигосахаридов из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки;

изучены состав и свойства концентратов галактоолигосахаридов.

Научная новизна работы подтверждается выдачей патента РФ № 2379903 «Способ получения концентрата галактоолигосахаридов (варианты)».

Практическая значимость работы. На основе проведенных исследовании разработаны способы получения концентратов галактоолигосахаридов из растворов лактозы и пермеата молочной сыворотки. Подготовлена и утверждена техническая документация на концентраты галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья (СТО 02067965-001-2010). Проведена опытно-промышленная выработка концентратов на базе ОАО МК «Ставропольский». Результаты работы используются в учебном процессе студентов специальностей 240901.65, 240902.65 и 260303.65.

Апробация работы. Основные результаты работы доложены и обсуждены на отчетных научно-технических конференциях СевероКавказского государственного технического университета (г. Ставрополь, 2005, 2008 - 2011 гг.); региональной научно-технической конференции «Вузовская наука - Северо-Кавказскому региону» (г. Ставрополь, 2006, 2008); всероссийской научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества - будущему России» (г. Ставрополь, 2006); международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные» (г. Москва, 2007); конференции «Научно-практические аспекты совершенствования

качества продуктов детского и геродиегического питания» (г. Истра, 2009); международной конференции «Ion transport in organic and inorganic membranes» (г. Краснодар, 2010); международном научно-практическом семинаре «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики» (г. Ставрополь, 2011), международной конференции «Bridging training and research for industry and the wider community» (г. Милан, 2011).

Публикации. По результатам проведенных исследований опубликовано 19 печатных работ, в том числе 7 статей в рекомендованных ВАК изданиях и один патент РФ.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка литературы, содержащего 138 наименований, в том числе 91 иностранный источник, и 5 приложений.

Содержание работы изложено на 145 страницах, включая 27 таблиц и 37 рисунков.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

До_введении обоснована актуальность выбранного направления

исследований, сформулирована цель работы.

В первой главе «Анализ состояния вопроса и задачи исследований» рассмотрены структура и свойства галактоолигосахаридов, обоснована актуальность получения концентратов на основе реакции трансгалактозилирования лактозы. Приведена характеристика зарубежных коммерческих концентратов ГОС и перечислены возможные направления их использования. Представлен обзор технологических способов получения ГОС и приведены направления совершенствования технологии. Рассмотрена возможность использования процесса электрохимической активации в технологии ферментативного синтеза ГОС. В соответствии с целью работы и проведенным анализом литературных источников, а также патентной информации сформулированы задачи исследований.

Во второй главе «Организация работы и методы исследований» представлены данные об организации работы и объектах исследования,

приведены физико-химические и микробиологические методы исследования, данные о математическом планировании и обработке результатов экспериментов. Основными объектами исследований являлись следующие виды лактозосо.держащего сырья: раствор лактозы (молочного сахара-сырца) и пермеат молочной сыворотки, подвергнутые эле.чтроактивации и ферментации препаратами Лактоканесцин Г20х и На-Ьаааве; полученные концентраты ГОС, а также коммерческие препараты ГОС. Схема проведения исследований представлена на рисунке 1.

Дня определения углеводного состава образцов и готовых продуктов использовался метод высокоэффективной жидкостной хроматографии (ВЭЖХ). Для текущего контроля процесса применялся криоскопический метод и показатель степени трансформации лактозы, который рассчитывался по следующей формуле:

- (тконф/ топ) • 100, (1)

где - степень трансформации, %; т0„ - моляльная концентрация в определенный момент времени, моль/кг; тко„тр - моляльная концентрация в начальный момент времени, моль/кг.

В третьей главе «Изучение закономерностей синтеза галактоолигосахаридов в растворах лактозы» изложены результаты исследований процессов трансгалактозилирования в растворах лактозы.

В соответствии с температурным диапазоном действия препаратов Р-галактозидаз плесневого и дрожжевого происхождения, для исследования влияния рН электроактивированной воды (в интервале от 3,0 до 8,5) на эффективность растворения лактозы были выбраны температуры 50, 55 и 60 °С. Необходимость увеличения растворимости лактозы в технологии ГОС обусловлена тем, что чем больше концентрация лактозы в растворе, тем в большей степени реакция трансгалактозилирования превалирует над гидролизом (и соответственно, тем больше выход галактоолигосахаридов). Результаты экспериментов по изучению процесса растворения лактозы в электроактивированной воде приведены на рисунке 2.

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

контроль рН 3,0 ±0,2 рН 6,0 ±0,2 рН 8,0 ±0,2

□ 50 °С О55 °С И60°С

Рисунок 2 - Эффективность растворения лактозы при разных температурах в водопроводной воде (контроль) и в элекгроактивированной воде с различными значениями рН

Исходя из полученных данных, можно сделать вывод, что при температурах 50 и 55 °С наибольшая равновесная концентрация лактозы наблюдается при значении рН 6,0, при температуре 60 °С - в диапазоне рН от 5,5 до 6,0. Максимальная эффективность растворения лактозы наблюдается в интервале температур (55 - 60) °С, что несколько выше температурного оптимума действия препаратов (З-галактозидазы Лактоканесцин Г20х и На-Ьайаэе. Однако указанный диапазон варьирования температуры был использован для дальнейших исследований, т.к. имеющиеся литературные данные указывают на то, что фермент Р-галактозидаза не инактивируется в растворах лактозы высокой концентрации, даже при температуре выше температуры инактивации данного фермента.

Были проведены сравнительные исследования эффективности синтеза галактоолигосахаридов препаратами плесневой (Лактоканесцин Г20х, продуцент Pénicillium canescens) и дрожжевой (Ha-Lactase, продуцент Kluyveromyces fragilis) fj-галактозндаз и осуществлен выбор ферментного препарата.

При использовании в качестве ферментного препарата плесневой Р-гапактозидазы было изучено влияние на скорость гидролиза и трансгликозилирования следующих факторов: рН среды (3,0 - 6,0); температуры (55, 60 °С); концентрации раствора лактозы (5 - 20 %). Выбор температуры и рН среды обусловлен свойствами фермента из плесневых грибов вида Pénicillium canescens. Результаты исследования влияния рН среды на степень трансформации лактозы при температуре 55 °С и концентрации раствора лактозы 20 % представлены на рисунке 3.

105

100

I 95

го

Ё. 90 о

£ 85

X

пз

80

-О

g 75 с

ш

6 70 65

60

к.............. ......................П

s \ I

V кД

г I

к „„™——ф i

\

"V _V N s i i

i i 1

--S

-«~рН 3,0 -®«рН 4,0 рН 5,0 -«-рН 6.0

О 60 120 180 240 300

Продолжительность ферментации, мин

Рисунок 3 - Зависимость степени трансформации от продолжительности ферментации для 20 %-х растворов лактозы с различными значениями рН

По результатам экспериментов можно сделать следующие выводы:

- с повышением концентрации лактозы более эффективно начинают протекать реакции трансгалактозилирования;

наиболее предпочтительным для проведения реакции трансгалактозилирования является уровень рН 6,0, при данном значении рН накопление ГОС в растворе наблюдается в первые 60 минут ферментации (рисунок 3);

- с повышением температуры до 60 °С преимущественно протекает реакция гидролиза лактозы.

По результатам всей серии экспериментов с препаратом Лактоканесцнн Г2Ох можно сделать вывод, что наиболее активно синтез галактоолигосахаридов идет при рН 6,0, концентрации раствора лактозы 20 % и при температуре 53 °С. При этом максимальная степень трансформации достигается в первый час и не превышает 103 %.

При исследовании возможности использования в качестве катализатора реакции трансгалактозилирования препарата дрожжевой (3-галактозидазы было изучено влияние на скорость гидролиза и трансгликозилирования температуры (40, 45, 50 °С) и рН среды (6,5; 7,0; 7,5). Концентрация раствора лактозы во всех опытах составила 20,0 ± 0,5 %, доза внесения фермента -0,2 %. Выбор диапазона рН среды и температуры обусловлен свойствами фермента из дрожжей вида К1иу\'сготусез Ггас!! ¡э. По результатам экспериментов построена диаграмма. иллюстрирующая влияние температуры и рН на эффективность протекания реакции трансгалактозилирования лактозы (рисунок 4).

Анализируя полученные данные, можно сделать следующие выводы: увеличение температуры в исследованных пределах при фиксированных значениях рН несущественно влияет на выход ГОС;

- уменьшение степени трансформации при значении рН 7,0 позволяет предположить наличие двух областей рН-оптимума трангалактозилирующей активности ферментного препарата. .....

40 45 50

Температура, °С

Рисунок 4 - Влияние рН среды и температуры на синтез ГОС в растворах лактозы при использовании препарата На-Га^аве

Образцы, полученные при оптимальных для каждого ферментного препарата условиях, исследовали методом ВЭЖХ. Результаты анализа позволяют сделать вывод, что большей трансгалактозилирующей активностью обладает препарат На-Ьас1а$е (массовая доля ГОС 4,1 % против 3,1 % при использовании препарата Лактоканесцин Г20х). Поэтому препарат На-Ьа^аБе был использован для проведения дальнейших исследований процессов ферментативного синтеза ГОС в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки.

С целью оптимизации процесса синтеза ГОС в растворах лактозы был проведен трехфакторный эксперимент. В качестве варьируемых параметров изучались концентрация лактозы, температура и рН среды; выходной параметр - степень трансформации лактозы Математическая обработка данных позволила получить следующее уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс:

у = 97,227 + 2,545 • х, + 2,225 • х2 + 3,829 ■ х,2 + 1,449 ■ х22 + + 8,886 ■ х32, (2)

где у — степень трансформации лактозы, %; х, - концентрация лактозы, %; х2 - температура, °С; х3 - рН.

Анализ уравнения показывает, что для оптимизации процесса концентрацию лактозы и температуру необходимо увеличивать, причем более значимым является фактор концентрации. Квадратичные эффекты свидетельствуют о наличии областей минимума для всех трех факторов.

В программе БТАТГБТГСА 6.0 были построены поверхности отклика выходного параметра и их сечения, при фиксированных значениях одного из факторов (х„ = 0. п = I 3), выборочно представленные на рисунках 5 и 6.

Анализ сечения на рисунке 5 позволяет сделать вывод, что чем выше концентрация лактозы в растворе и температура, тем эффективнее идет процесс синтеза ГОС. Для фактора рН характерно наличие областей максимума (рисунок 6) в слабокислой и слабощелочной среде при максимальных значениях концентрации лактозы.

42,5

1"\5 20 22.5 25 27,5 30 32..5 Концентрация лактозы, %

Рисунок 5 - Сечение поверхности отклика степени трансформации лактозы при фиксированном значении рН (7,0)

□ 120 ЁЗ 116 11112 И Ю8 Н 104 ■ 100 И 96

РН

Рисунок 6 - Поверхность отклика степени трансформации лактозы при фиксированном значении температуры (50 °С)

Сопоставление сечений поверхности отклика позволило определить значения технологических параметров, при которых достигается максимальный выход продуктов реакции трансгалактозилирования лактозы (массовая доля ГОС не менее 23 % от содержания сухих веществ по данным анализа ВЭЖХ):

- концентрация раствора лактозы (32,5 ± 1,0) %;

- рН раствора (5,5 ± 0,2) или (8,5 ± 0,2);

- температура (56,5 ± 1,5) °С.

В четвертой главе «Изучение закономерностей синтеза галактоолигосахаридов в пермеате молочной сыворотки» изложены результаты исследований процессов трансгалактозилирования в пермеате.

Высокое содержание лактозы в пермеате молочной сыворотки (более 80 % от массовой доли сухих веществ) позволяет использовать его в качестве

объекта, для проведения трансгалактозилирования лактозы. Однако протекание этого процесса в пермеате отличается от такового в растворах лактозы, т. к. на реакцию могут оказывать влияние другие вещества пермеата (азотсодержащие соединения, минеральные соли). В связи с этим, были изучены закономерности процесса синтеза ГОС в пермеате молочной сыворотки при использовании выбранного ранее ферментного препарата На-Ьа^аэе.

На первом этапе было исследовано влияние на скорость гидролиза и трансгалактозилирования температуры (40, 45, 50 °С) и рН среды (6,0; 6,5; 7,0). Необходимый уровень активной кислотности пермеата достигался путем его электрохимической активации. Массовая доля сухих веществ пермеата составила 30 ± 1 %, доза внесения фермента - 0,2 %. По результатам экспериментов построена диаграмма, отражающая совместное влияние рН и температуры на степень трансформации лактозы (рисунок 7).

45

Температура, С'С

Рисунок 7 - Влияние рН пермеата и температуры на степень трансформации лактозы

По результатам экспериментов можно сделать следующие выводы: - более стабильное повышение степени трансформации наблюдается с увеличением температуры ферментации в изученном интервале;

наиболее высокий выход продуктов реакции трансгалактозилирования лактозы при постоянной температуре процесса наблюдается для образцов со значением рН 7,5.

Полученные результаты послужили основой для планирования трехфакторного эксперимента, целью которого было установление совместного влияния технологических факторов на выход Г'ОС и разработка математической модели ферментативного синтеза ГОС в пермеате молочной сыворотки. В качестве варьируемых параметров изучались массовая доля сухих веществ пермеата, температура и рН среды; выходной параметр -степень трансформации лактозы.

Математическая обработка данных эксперимента позволила получить следующее уравнение регрессии, адекватно описывающее процесс:

у = 101,363 ь 2,665 ■ х, + 1,106 ■ х2 + 3,423 • х3 - 0,511 ■ х,2 -- 1,183 -х22- 1,113 ■ х32 + 0,57 ■ х,-х2 + 1,577-х2-хз, (3)

где у - степень трансформации лактозы, %; Х| - массовая доля сухих веществ пермеата, %; х2 - температура, °С; х3 - рН.

Анализ уравнения показывает, что при оптимизации процесса массовая доля сухих веществ пермеата, температура и значение рН должны увеличиваться, причем более значимым является фактор рН. Квадратичные эффекты свидетельствуют о наличии области минимума для фактора рН и областей максимума для факторов концентрации лактозы и температуры.

В программе 8ТАТ18Т1СА 6.0 были построены поверхности отклика выходного параметра и их сечения, при фиксированных значениях одного из факторов (х„ = 0, л = 1 ^ 3), выборочно представленные на рисунках 8 и 9.

22.5

40

Массовая доля cvxnx веществ.0 <

О Ю4 П 102 □ 100

¡92

Рисунок 8 - Сечение поверхности отклика степени трансформации лактозы при фиксированном значении р! 1 (7,0)

Рисунок 9 - Поверхность отклика степени трансформации лактозы при фиксированной массовой доле сухих веществ пермеата (25 %)

о 114

К 112

В 1ю

¿н ioa

s. 106

•в4 104

о X Ю2

100

Рн H Ê 98 йв

<и К <и и 04 92

□ 112

□ Ю8

□ Ю4 El 100 ■ 96

2,5

50

" Температура, ,:'С 42,5

Анализ сечения на рисунке 8 позволяет сделать вывод, что чем выше содержание сухих веществ пермеата (следовательно, и концентрация лактозы в среде) и чем выше температура, тем эффективнее идет процесс синтеза ГОС. Для фактора рН характерно наличие области максимума (рисунок 9) в слабощелочной среде при максимальных значениях температуры.

Сравнительное рассмотрение сечений поверхностей отклика позволило определить значения технологических параметров, при которых достигается максимальный выход продуктов реакции трансгалактозилироваиия лактозы в пермеате (массовая доля галактоолигосахаридов не менее II % от содержания сухих веществ по данным анализа ВЭЖХ):

- массовая доля сухих веществ пермеата (32,5 ± 1,0) %;

- рН пермеата (8,25 ± 0,25);

-температура (56,5 ± !,5) °С.

В целом, сопоставление результатов исследований процесса трангалактозилирования лактозы в растворах молочного сахара и пермеате молочной сыворотки показывает, что во втором случае при оптимальных условиях реакции максимальная достигнутая степень трансформации несколько ниже, что подтверждается хроматографическими данными (массовая доля три- и тетрасахаридов в концентратах из растворов лактозы около 23 %, в концентратах из пермеата около 11 %). Это, по всей видимости, объясняется наличием в пермеате несахаров. Из литературных данных можно сделать вывод, что отрицательно сказаться на выходе ГОС могут азотсодержащие соединения, т.к. они образуют устойчивые комплексы с лактозой, которые трудно гидролизуются р-галактозндазой и, как следствие, замедляются реакции гидролиза и трансгликозилирования.

В пятой главе «Разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья» на основании анализа результатов экспериментальных исследований, представленных в главах 3 и 4, были обоснованы оптимальные параметры технологических операций

получения концентратов ГОС. Разработана аппаратурно-процессовая технологическая схема, представленная на рисунке 10.

Рисунок 10 — Аппаратурно-процессовая технологическая схема производства концентратов ГОС с указанием критических контрольных точек (К'ГЛ - для концентратов из растворов лактозы, КТП - для концентратов из пермеата)

Перечень оборудования: ! центробежный насос; 2 - резервуар; 3 - трубчатый подогреватель; 4 ванна для подсырных сливок; 5 сепаратор для отделения казеиновой пыли и молочного жира; 6 - ультрафильтрационная установка; 7 - емкость для ультраконцентрата;

8 - вакуум-выпарная установка; 9 - ротационный насос; 10 - электроактиватор; II - ферментатор; 12 - кристаллизатор-охладитель; 13 - реактор-смеситель; 14 - аппарат для фасовки во фляги. Продуктовые потоки: 1 - молочная сыворотка; 2 — подсырные сливки; 3 - обезжиренная сыворотка; 4 - ультраконцентрат; 5 - пермеат; 6 - концентрированный пермеат; 7 - электроактивированный пермеат; 8 - вода;

9 - электроактивированная вода; 10 - лактоза; 1! - раствор лактозы; 12 -ферментный препарат; 13 раствор, содержащий ГОС; 14 - концентрат ГОС.

На основе разработанной технологии были проведены опытные и опытно-промышленные выработки партий концентратов ГОС из раствора

лактозы и пермеата молочной сыворотки. Органопептические и физико-химические показатели образцов концентратов ГОС приведены в таблице 1.

Таблица 1 — Показатели качества образцов концентратов ГОС

Наименование Характеристика показателя для продукта

показателя ГОСЛ-40 ГОСЛ-65 ГОСП-40 ГОСП-65

Внешний вид и консистенция Однородная, слегка вязкая жидкость Однородная, вязкая жидкость Однородная, слегка вязкая жидкость Однородная, вязкая жидкость

Сладкий, чистый, без Сладковатый с

Вкус и запах посторонних привкусов и кислосывороточным

запахов привкусом

Цвет Светло-ко ¿ячневый Желтый

Массовая доля 60,30 35,10 60,20 34,90

влаги, %

Массовая доля 15,53 25,31 17,63 28,64

лактозы,%

Массовая доля 13,97 22,65 16.60 26,95

глюкозы, %

Массовая доля 0,75 1,30 0,84 1,П

галактозы, %

Массовая доля 7,07 11,68 3,26 5,2,7

трисахаридов, %

Массовая доля 2,18 3,31 1,15 1,82

тетрасахаридов, %

Всего ГОС, % 9,25 14,99 4,41 7,09

Доля от

содержания СВ, % 23,30 23,10 11,08 10,89

Массовая доля 0,20 0,65 0.32 1,31

золы, %

Анализ технологического процесса и состава полученных образцов

позволил уточнить параметры основных технологических операций и разработать техническую документацию - стандарт предприятия СТО 02067965-001-2010 - «Концентраты галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья».

Для определения влияния ГОС на развитие ззквасочной микрофлоры проводился опыт с молочнокислыми микроорганизмами видов Streptococcus thennophilus и Lactobacillus rhamnosus после сквашивания и при хранении. Было установлено, что внесение ГОС не влияет на рост титруемой

кислотности и рН образцов. Внесение концентрата ГОСЛ-40 в количестве 8 % привело к увеличению количества микроорганизмов вида ГЬ. гЬатпоБИЗ после сквашивания па 21 %, через 5 суток на 15 %, через 14 суток на 22 % (по сравнению с контролем). Па количество клеток Эгг. ^тстюрИПия влияния ГОС не было выявлено. Таким образом, внесение галактоолигосахаридов в функциональные кисломолочные продукты положительно влияет на рост и поддержание жизнедеятельности пробиотических бактерий вида I .Ь. гЬатпох^ и улучшает их выживаемость при хранении.

Экологический мониторинг технологии подтвердил ее безопасность. Проведена адаптация системы ХАССП для контроля технологического процесса производства концентратов ГОС. Технико-экономические расчеты подтвердили экономическую эффективность технологии (рентабельность на уровне (14 - 22) % для концентратов из растворов лактозы и (54 - 19) % для концентратов из пермеага). При этом полученные продукты являются конкурентоспособными на рынке концентратов галактоолигосахаридов.

Выводы.

1. Обоснована и экспериментально доказана целесообразность использования метода ферментативного трансгалактозилирования лактозы с предварительным применением электрохимической активации лактозосодержащего сырья в биотехнологии производства концентратов галактоолигосахаридов.

2. Изучено влияние рН электроактшшрованной воды на эффективность растворения лактозы при температуре действия Р-галактозидаз. Установлено, что при температурах 50 и 55 СС наибольшая равновесная концентрация лактозы наблюдается при значении рН 6,0; при температуре 60 °С - в диапазоне рН от 5,5 до 6,0.

3. Проведены сравнительные исследования эффективности синтеза галактоолигосахаридов в электроактивиропаимых растворах лактозы различными препаратами Р-галактозидаз. Установлено, что препарат

Ha-Lacla.se обладает большей трансгалактозилирующей активностью по сравнению с препаратом Лактоканесцин Г20х.

4. Изучено влияние рН, температуры и концентрации лактозы на синтез галактоолигосахаридов в растворах лактозы при использовании ферментного препарата На-Ьа^аве. Определены оптимальные условия проведения процесса трансгалактозилирования в растворах лактозы: концентрация раствора лактозы (32.5 ± 1,0) %; рН раствора (5,5 ± 0,2) или (8,5 ± 0,2); температура (56,5 ± 1,5) °С.

5. Исследованы процессы синтеза галактоолигосахаридов в пермеате молочной сыворотки при использовании ферментного препарата На-Ьа^азе. Получено уравнение регрессии, адекватно описывающее этот процесс. Оптимальными условиями проведения процесса трансгалактозилирования в пермеате являются: массовая доля сухих веществ пермеата (32,5 ± 1,0) %; рН пермеата (8,25 ± 0,25); температура (56,5 ± 1,5) °С.

6. Результаты экспериментальных исследований легли в основу разработки технологии концентратов галактоолигосахаридов из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки. По результатам исследований и опытно-промышленных выработок разработан стандарт организации на концентраты галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья (СТО 02067965-001-2010), а также получен патент РФ на изобретение №2379903.

7. Исследованы состав и свойства концентратов галактоолигосахаридов, показано стимулирующее действие концентратов на развитие молочнокислых микроорганизмов вида ЬасЮЬасШиз гЬашповиз.

8. Экологический мониторинг и определение рисков по критическим контрольным точкам с использованием принципов ХАССП подтвердили безопасность разработанной технологии. Технико-экономические расчеты показали эффективность технологии.

По материалам диссертации оиубликог.акы следующие осноикыс работы:

1. Рябцева, А. Б. (Родная) Перспективы получения галактоолигосахаридов [Текст] / А. Б. Рябцева (Родная) // Материалы Всероссийской научной студенческой конференции «Научный потенциал студенчества — будущему России». •- Ставрополь: СевКавГТУ, 2006. - С. 55 -56.

2. Лодыгин, А. Д. Лактосахароза и галактоолигосахариды - новые перспективные пребиотики из лактозосодержащсго сырья [Текст] / А. Д. Лодыгин, А. Б. Рябцева (Родная) // Сборник научных трудов СевКавГТУ, серия «Продовольствие», № 2. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2С06. -С. 26-28.

3. Храмцов, А. Г. Галактоолигосахариды: возможности синтеза и использования [Текст] / А. Г. Храмцов, А. Д. Лодыгин, А. Б. Рябцева (Родная) // «Молочная промышленность». - 2006. - № 6. - С. 34 - 35.

4. Лодыгин, А. Д. Теоретические предпосылки и технология получения производных лактозы - галактоолигосахаридов [Текст] / А. Д. Лодыгин, А. В. Серов, А. Б. Рябцева (Родная) // Вестник СевероКавказского государственного технического университета. - 2006. - № 3. -С. 78-82.

5. Рябцева, А. Б. (Родная) Патентный поиск по галактоолигосахаридам для выработки прогностических решений [ Текст] / А. Б. Рябцева (Родная), А. Д. Лодыгин, А. Г. Храмцов // Тезисы Международного симпозиума ММФ «Лактоза и ее производные». - Москва: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2007. - С. 172.

6. Храмцов, А. Г. Галактоолигосахариды: состояние и перспективы производства [Текст] / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. Д. Лодыгин, А. Б. Родная // «Молочная промышленность». - 2008. - № 12. - С. 53 - 54.

7. Лодыгин, А. Д. Концентрат галактоолигосахаридов из лакгозы и ультрафильтрата молочной сыворотки [Текст] / А. Д. Лодыгин, А. Б. Родная // «Молочная промышленность. - 2008. - № 12. - С. 54.

8. Храмцов, А. Г. Современные технологии синтеза галактоолигосахаридов из лактозы молочного сырья для продуктов функционального питания нового поколения [Текст] / А. Г. Храмцов, А. Д. Лодыгин, А. Б. Родная // Вестник СевКавГТУ. - 2008. ~ № 3. -С. 79-82.

9. Родная, А. Б. Галактоолигосахариды - перспективные ингредиенты для детского питания [Текст] / А. Б. Родная, А. Г. Храмцов, И. А, Евдокимов, С. А. Рябцева, А. Д. Лодыгин // Материалы конференции: «Научно-практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания», Т. 2. - Истра: НИИДП, 2009. -С. 30-32.

10. Родная, А. Б. Инновационная технология концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья [Текст] /' А. Б. Родная,

А. Г. Храмцов, А. Д. Лодыгин, Ю. В. Дикунова // Сборник научных трудов СевКавГТУ, серия «Продовольствие», № 5. - Ставрополь: СевКавГТУ, 2009. -С. 8- 11.

11. Родная, А. Б. Рациональные технологии переработки молочной сыворотки на концентраты галактоолигосахаридов [Текст] / А. Б. Родная, А. Д. Лодыгин // Сборник материалов XII НГ1К «Современные проблемы техники и технологии пищевых производств». - Барнаул: Алтайский государственный технический университет- им. И. И. Ползунова, 2009. -С. 209-213.

12. Лодыгин, А. Д. Направленный синтез галактоолигссахаридов [Текст] / А. Д. Лодыгин, А. Б. Родная, Н. А. Перевышина // «Молочная промышленность». - 2010. - № 1. - С. 51 - 52.

13. Лодыгин, А. Д. Нанотехнологии трансформации лактозы в кластеры бифидогенных концентратов [Текст] / А. Д. Лодыгин, Н. С. Донской, А. Б. Родная, А. Г. Варданян // «Молочная промышленность».

- 2010,- №1.- С. 49 -50.

14. Родная, А. Б. Разработка научных и практических основ технологии галактоолигосахаридов [Текст] / А. Б. Родная, А. Д. Лодыгин // Материалы XXXIX НТК по итогам работы ППС СевКавГТУ за 2009 год, Т.1.

- Ставрополь: СевКавГТУ, 2010. - С. 153 - 154.

15. Rodnaya, A. Obtaining of galactooligosaccharides using membrane technologies [Текст] / A. Rodnaya, A. Lodygin, A. Khramtsov, I. Evdokimov, S. Ryabtseva // International Conference «Ion transport in organic and inorganic membranes». - Krasnodar, 2010. - P. 160.

16. Родная, А. Б. Технология концентрата галактоолигосахаридов на основе лактозы молочной сыворотки [Текст] / А. Б. Родная, А. Д. Лодыгин, А. А. Бугаева Н Сборник материалов международной НТК «Современные достижения биотехнологии» и международного научно-практического семинара «Феномен молочной сыворотки: синтез науки, теории и практики», Часть 1. - Москва: НОУ «Образовательный научно-технический центр молочной промышленности», 2011. - С. 115 - 117.

17. Храмцов, А. Г. Тенденции развития способов получения галактоолигосахаридов [Текст] / А. Г. Храмцов, А. Б. Родная, А. Д. Лодыгин, С. А. Рябцева // «Известия ВУЗов. Пищевая технология». - 2011. - № 2 - 3. -С. 5 - 8.

18. Rodnaya, A. Trends on patenting the methods of production of galactooligosaccharides [Текст] / A. Rodnaya, A. Lodygin // 2" International ISEKI Food Conference «Bridging training and research for industry and the wider community». - Milan, 2011. - P. 99.

19. Пат. 2379903 Российская Федерация, МПК А 23 С 21/00, А 23 L 1/30. Способ получения концентрата галактоолигосахаридов (варианты) [Текст] / Храмцов А. Г., Родная А. Б., Евдокимов И. А., Рябцева С. А., Лодыгин А. Д., Дикунова Ю. В.; заявитель и патентообладатель СевКавГТУ. -№2008126602/13 ; заявл. 30.06.2008 ; опубл. 27.01.2010, Бюл. № 3. - 4 с.

Печатается в авторской редакции

Подписано в печать 10.11.2011 Формат 60x84 I/I6 Усл. иен. л. - 1,5 Уч.-изд. л. - I Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ № 393 Тираж 100 экз. ФГБОУ ВПО « Северо-Кавказский государственный технически» университет» 355028, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2

Издательство ФГБОУ ВПО «Северо-Кавказский государственный технический университет Отпечатано к типог рафии СснКавГТУ

Введение.

Глава 1. Анализ состояния вопроса и задачи исследований.

1.1 Структура и свойства галактоолигосахаридов.

1.2 Характеристика концентратов галактоолигосахаридов и направления их использования.

1.3 Аналитический обзор способов получения галактоолигосахаридов.

1.4 Направления совершенствования биотехнологии получения галактоолигосахаридов.

1.5 Возможность использования процесса электрохимической активации в технологии ферментативного синтеза галактоолигосахаридов.

1.6 Обоснование выбранного направления и задачи исследований.

Глава 2. Организация работы и методы исследований.

2.1 Организация работы и объекты исследований.

2.2 Методы исследований.

2.3 Математическое планирование и обработка результатов экспериментов.

Глава 3. Изучение закономерностей синтеза галактоолигосахаридов в растворах лактозы.

3.1 Изучение влияния активной кислотности электроактивированной воды на эффективность растворения лактозы.

3.2 Сравнительные исследования эффективности синтеза галактоолигосахаридов различными препаратами {3-галактозидаз.

3.2.1 Изучение закономерностей синтеза галактоолигосахаридов в электроактивированных растворах лактозы при использовании ферментного препарата Лактоканесцин Г20х.

3.2.2 Изучение процессов синтеза галактоолигосахаридов в электроактивированных растворах лактозы при использовании ферментного препарата На-Ьа^аэе.

3.2.3 Обоснование выбора ферментного препарата для синтеза галактоолигосахаридов.

3.3 Разработка математических моделей направленного синтеза галактоолигосахаридов в растворах лактозы.

Глава 4. Изучение закономерностей синтеза галактоолигосахаридов в пермеате молочной сыворотки.

4.1 Влияние технологических факторов на процесс синтеза галактоолигосахаридов в пермеате при использовании препарата На-Ьа^аэе.

4.2 Разработка математических моделей направленного' синтеза галактоолигосахаридов в пермеате молочной сыворотки.

Глава 5. Разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья:.

5.1 Технологический процесс получения .концентратов

• галактоолигосахаридов из растворов молочного сахара и пермеата молочной сыворотки.

5.2 Изучение состава и свойств концентратов галактоолигосахаридов.

5.3 Оценка экономической эффективности производства концентратов галактоолигосахаридов.

5.4 Экологический мониторинг технологии концентратов галактоолигосахаридов.

5.5 Адаптация системы ХАССП для контроля технологического процесса производства концентратов галактоолигосахаридов.

Выводы.

Одним из возможных путей улучшения здоровья человека является укрепление внутренней среды организма, повышение его сопротивляемости и адаптационных возможностей, профилактика и предупреждение болезней. Всему этому способствует употребление функциональных продуктов. Они находятся на границе между обычной пищей, удовлетворяющей потребность в нутриентах, и фармацевтической продукцией.

Интерес к функциональным продуктам, которые оказывают регулирующее действие на организм в целом или на отдельные органы и способны заменить многие лекарственные препараты, стремительно растет во всем мире [33, 43]. При этом особое внимание уделяется вопросам создания, поддержания и восстановления нормальной кишечной микрофлоры, играющей огромную роль в сохранении здоровья человека. С этой целью применяют пробиотики (живые микроорганизмы, которые оказывают благотворный эффект на здоровье человека, в большей степени реализующийся в желудочно-кишечном тракте), пребиотики (пищевые вещества, избирательно стимулирующие рост и биологическую активность представителей защитной микрофлоры кишечника) или синбиотики (комплексы про- и пребиотиков) [15]. Применение пребиотиков и продуктов функционального питания, не содержащих пробиотиков, может самостоятельно обеспечивать пробиотический эффект для организма. При этом необходимо учесть, что по оценке специалистов затраты на производство и хранение пребиотиков ниже, чем аналогичные затраты для пробиотиков [60].

Япония стала первой страной, в которой были внедрены функциональные продукты и функциональные ингредиенты. Основная группа функциональных ингредиентов — олигосахариды [119]. Среди 12 классов олигосахаридов к галактоолигосахаридам (ГОС) проявляется большой практический интерес в связи с их высокой селективностью (стимулируют большинство изученных штаммов бифидобактерий) и промышленной применимостью процесса, синтеза этих олигосахаридов из лактозы с использованием препаратов р-галактозидазы [ 13].

В молочной промышленности в качестве побочного продукта при производстве сыра, творога и казеина образуется значительное количество молочной сыворотки. Производство больших объемов; сыворотки и сывороточных пермеатов в последние; три десятилетия обусловило проведение значительного количества исследований в области создания продуктов на основе лактозы. Кроме прямого ее использования, в. виде молочного сахара, можно также проводить модификацию1 — ферментативную или химическую: Ферментативные превращения лактозы основаны на реакциях,, катализируемых Р-галактозидазами, или лактазами, причем наиболее изучен гидролиз до моносахаридов — глюкозы и. галактозы.

Гидролиз лактозы - развитая ферментативная технология. Однако она имеет ограниченный? коммерческий успех, с несколькими; удачными; попытками; ее реализовать на локальном уровне,, но: не в глобальном масштабе. Это? можно объяснить тем, что исследования гидролиза лактозы были в большеш степени вызваны, необходимостью! переработки молочной сыворотки, чем потребностью соответствовать критериям развитого и успешного продукта. Преимущества*. которые дает гидролиз лактозы (повышение сладости, растворимости и перевариваемости людьми с лактазной недостаточностью), преодолевают проблемы, связанные с присутствием лактозы во многих пищевых системах. Но они; не дают конечным потребителям каких-либо особых преимуществ, которые были бы связаны только с лактозой [117].

Однако р-галактозидазы катализируют не только- реакцию гидролиза лактозы, но также реакции . трансгалактозилирования, приводящие к образованию галактоолигосахаридов. В связи с изучением гидролиза лактозы и его применения в молочной промышленности проводились исследования и ГОС - всегда присутствующих в небольших количествах продуктов реакции. Часто их описывали как нежелательные побочные продукты, поскольку они обладали низкой растворимостью, низкой сладостью и плохой перевариваемостью. Но позже было показано, что ГОС обладают пребиотическими свойствами, и с 80-х годов прошлого столетия активно ведутся разработки по получению этого класса олигосахаридов-пребиотиков. Экономически целесообразным источником получения таких олигосахаридных препаратов является лактоза молочной сыворотки.

Большой вклад в изучение свойств и разработку технологии галактоолигосахаридов внесли зарубежные и отечественные ученые: Wallenfels К., Pazur J. H., Smart J. В., Mutai M., Kan T., Matsumoto К., Tanaka T., Prenosil J. E., Gibson J. R., Rastall R. A., Onishi N., Данилов M. Б., Хамагаева И. С. и др.

Разработки по получению ГОС из концентрированных растворов лактозы с использованием ß-галактозидазы появились более двух десятилетий назад, однако регулирование pH реакционного раствора во всех предложенных ранее технологиях проводилось реагентным методом. Перспективным направлением совершенствования технологии является использование для синтеза ГОС электроактивированных водных растворов лактозы или электроактивированного пермеата молочной сыворотки.

Электрохимическая активация является эффективным и сравнительно легко управляемым способом активации жидких сред. А главное, она является экологически чистым методом регулирования физико-химических свойств жидкостей, поскольку не сопровождается вводом в исходное сырье каких-либо дополнительных химических веществ. Ее целью является уменьшение или полное исключение расхода химических реагентов в технологических процессах, снижение загрязненности отработанных растворов, повышение качества целевых продуктов, сокращение времени, повышение эффективности и в целом упрощение технологии [42].

Актуальность данной работы обусловлена не только практической применимостью препаратов ГОС в пищевой промышленности и кормопроизводстве, технологии БАД и медицине, их биологической ценностью, лечебными и пребиотическими свойствами, но и необходимостью комплексной переработки лактозосодержащего сырья.

С учетом вышеизложенного, целью диссертационной работы является изучение закономерностей ферментативного трансгалактозилирования лактозы и разработка биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов с использованием электрохимической активации лактозосодержащего сырья.

На защиту выносятся следующие основные положения и результаты работы:

- теоретическое обоснование выбора направления исследований и целесообразности разработки биотехнологии концентратов галактоолигосахаридов из электроактивированных растворов лактозы и пермеата молочной сыворотки;

- результаты сравнительных исследований эффективности синтеза галактоолигосахаридов различными ферментными препаратами (3-галактозидаз; результаты экспериментальных исследований и анализ закономерностей процессов трансгалактозилирования лактозы в растворах лактозы и пермеате молочной сыворотки;

- математические модели и оптимизированные технологические параметры синтеза галактоолигосахаридов в лактозосодержащем сырье; биотехнология концентратов галактоолигосахаридов из лактозосодержащего сырья и предложения аппаратурного оформления процесса их производства;

- результаты исследований состава и свойств полученных концентратов галактоолигосахаридов;

- анализ экономической эффективности и безопасности разработанной технологии.

1. А. с. 1078935 СССР, МКИ С 14В 3/11. Способ гидролиза крахмала Текст. / Н. Д. Лукин, Н. Г. Гудюк, Е. К. Коптелова [и др.]. ; заявл. 04.07.1981 ; опубл. 05.07.1982.

2. А. с. 1279235 СССР, МКИ3 С 12 С 1/00. Способ производства солода Текст. / К. А. Калунянц, Т. В. Филатова, А. И. Садова [и др.]. ; заявл. 14.03.1984 ; опубл. 29.12.1984.

3. Анцыпович, И. С. Охрана труда на предприятиях мясной и молочной промышленности Текст. / И. С. Анцыпович. — М. : Легкая и пищевая промышленность, 1985. — 112 с.

4. Бахир, В. М. Механизм изменения реакционной способности активированных веществ Текст. / В. М. Бахир, П. А. Кирпичников, А. Г. Лиакумович [и др.]. // Изв. АН УзССР, сер. техн. наук. 1982. - № 4. — С. 70-75.

5. Бахир, В. М. Регулирование физико-химических свойств технологических водных растворов униполярным электрохимическим воздействием и опыт его практического применения Текст. : автореф. дисс. .к.т.н. / В. М. Бахир. Казань, 1984. - 16 с.

6. Бахир, В. М. Физическая природа явлений активации веществ Текст. / В. М. Бахир, А. Г. Лиакумович, П. А. Кирпичников [и др.]. // Изв. АН УзССР, сер. техн. наук. 1983. - № 1. - С. 60 - 64.

7. Беляев, В. В. Справочник по охране труда в мясной и молочной промышленности Текст. / В. В. Беляев [и др.]. М. : Пищевая промышленность, 1976. —384 с.

8. Большаков, А. С. Технологические свойства активированной воды Текст. / А. С. Большаков, Л. А. Сарычева, А. А. Борисенко // Изв. вузов. Пищевая технология. 1992. - № 2. — С. 56 — 58.

9. Варданян, А. Г. Разработка технологии концентратов гидролизованной лактозы на основе пермеата молочной сыворотки Текст. : дисс. . к.т.н. / А. Г. Варданян. Ставрополь, 2009. — 118 с.

10. Микробные ферменты и биотехнология Текст. / под. ред. И. М. Грачевой. — М. : Агропромиздат, 1986 — 320 с.

11. Полянский, К. К. Кристаллизация лактозы: физико-химические основы Текст. / К. К. Полянский, А. Г. Шестов. Воронеж : изд-во ВГУ, 1995.- 184 с.

12. Русанова, Л. А. Бактерицидные свойства электроактивированных водных растворов Текст. / Л. А. Русанова, Г. И. Касьянов // Тезисы докладов 4-ого Международного Симпозиума «Экология человека: пищевые технологии и продукты». — 1995. С. 295.

13. Синельников, Б. М. Лактоза и ее производные Текст. / Б. М. Синельников, А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов; под общ. ред. Академика РАСХН А. Г. Храмцова. СПб. : Изд-во Профессия, 2007. - 768 с.

14. Системы анализа рисков и определение критических контрольных точек НАССР/ХАССП. Государственные стандарты США и России. М. : Феникс, 2003. - 542 с.

15. Соколов, А. В. Производство и применение продуктов электролиза воды Текст. / А. В. Соколов, С. П. Замана // Вестник РАСХН. — 1992.-№2.-С. 45-46.

16. Степанова, Е. Г. Технологические эффекты процесса экстрагирования сахара с применением ЭАЖС Текст. / Е. Г. Степанова, Е. П. Кошевой // Известия вузов. Пищевая технология. 1992. — № 3 — 4. -С. 55-57.

17. Технологический регламент регулирования кислотности молока и жидких молочных продуктов методом униполярной электроактивации Текст. Ташкент : Научно-производственное объединение «Конструктор», научно-производственная фирма «ЭСПЕРО», 1991. — 92 с.

18. Тихомирова, Н. А. Технология продуктов функционального питания Текст. / Н. А. Тихомирова. М. : ООО «Франтера», 2002. - 213 с.

19. Хамагаева, И. С. Теоретическое обоснование и разработка технологии кисломолочных продуктов на основе использования ß-галактозидазы и бифидобактерий Текст. : дисс. . д.т.н. / И. С. Хамагаева. — Москва, 1989.-456 с.

20. Храмцов, А. Г. Безотходная технология в молочной промышленности Текст. / А. Г. Храмцов, П. Г. Нестеренко. — М. : Агропромиздат, 1989. 279 с.

21. Храмцов, А. Г. Молочный сахар Текст. / А. Г. Храмцов. — М. : Агропромиздат, 1987. — 224 с.

22. Храмцов, А. Г. Научно-технические основы криотехнологии молочных продуктов Текст. / А. Г. Храмцов, А. И. Казначеев. Ставрополь : СтГТУ, 1994.-68 с.

23. Храмцов, А. Г. Научно-технические основы электрофизических методов обработки молочного белково-углеводного сырья Текст. / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева [и др.]. — Ставрополь : СтГТУ, 1999. 120 с.

24. Храмцов, А. Г. Технология продуктов из вторичного молочного сырья Текст. : учебное пособие / А. Г. Храмцов [и др.] СПб.: ГИОРД, 2009. - 424 с.

25. Храмцов, А. Г. Технология продуктов из молочной сыворотки Текст. : учебное пособие. / А. Г. Храмцов, П. Г. Нестеренко. — М. : ДеЛи принт, 2004. 587 с.

26. Червецов, В. В. Интенсификация процессов кристаллизации при производстве молочных продуктов Текст. / В. В. Червецов, А. И. Гнездилова. — М.: Типография Россельхозакадемии, 2011. — 196 с.

27. Шаманаева, Е. А. Электрохимическая активация как способ безреагентного регулирования свойств жидких пищевых сред Текст. :учебное пособие / Е. А. Шаманаева, А. А. Борисенко, Л. А. Борисенко, Н. В. Судакова. — Ставрополь : СевКав ГТУ, 2007. — 144 с.

28. Шаманова, Г. П. Микробиологические и технологические аспекты производства продуктов функционального питания Текст. / Г. П. Шаманова // Молочная промышленность. — 1997. — № 5. — С. 5 6.

29. Шахнович, Л. Л. Vivinal® GOS пребиотические волокна для обогащения продуктов питания Текст. / Л. Л. Шахнович // Пищевая промышленность. - 2006. — № 9. — С. 60 — 61.

30. Шепелева, Е. В. Пример разработки плана ХАССП для производства кефира Текст. / Е. В. Шепелева, А. Л. Тетерук, Е. В. Митасева, И. С. Райдна // Молочная промышленность. — 2006. № 12. — С. 15 - 22.

31. Шестов, А. Г. Мутаротация, растворение и кристаллизация лактозы Текст. / А. Г. Шестов, К. К. Полянский. Известия вузов. Пищевая технология. - 1978. - № 3. - С. 48 - 56.

32. Штокман, Е. А. Очистка воздуха на предприятиях пищевой промышленности Текст. / Е. А. Штокман. — М. : Пищевая промышленность, 1977.-304 с.

33. Adamczak, М. Enzymatyczna synteza galactooligosacharydow i laktulozy w permeacie po ultrafiltracji serwatki Text. / M. Adamczak, W. Bernadski // ZYWNOSC. Nauka. Technologia. Jakosc. 2008. - № 6 (61). -P. 105-117.

34. Affertsholt, T. Future for the whey products market from a whey processor's perspective // 5'th International Whey Conference. — Paris. 2008. — 31 p.

35. Aronson, M. Transgalactosidation during lactose hydrolysis Text. / M. Aronson // Archives of Biochemistry and Biophysics. — 1952. № 39. -P. 370-378.

36. Benno, Y. Effects of raffinose intake on human faecal microflora Text. / Y. Benno, 1С. Endo, N. Shiragami et al. // Bifidobact. Microflora. 1987. -V. 6, №2.-P. 59-63.

37. Bouhnik, Y. Administration of transgalacto-oligosaccharides increases fecal bifidobacteria and modifies colonic fermentation metabolism in healthy humans Text. / Y. Bouhnik, B. Flourie, et al. // Journal of Nutrition. 1997. -№ 127.-P. 444-448.

38. Dey-Chyi, S. Production of galactooligosaccharides by ß-galactosidase immobilized on glutaraldehyde-treated chitosan beads Text. / S. Dey-Chyi // Biotechnology Techniques. 1998. - № 4. - P. 273 - 276.

39. Dias, L. G. UV spectrophotometry method for the monitoring of galacto-oligosaccharides production Text. / L. G. Dias, A. C. Veloso // Food Chemistry. 2009. - № 113. - P. 246 - 252.

40. Eun-Su, A. Galacto-oligosaccharide production by a thermostable recombinant ß-galactosidase from Thermotoga maritime Text. / A. Eun-Su // World Journal of Microbiology and Biotechnology. 2005. — № 5. -P. 759-764.

41. European Patent № 0263700, C12N1/38; C12P19/00; C12P19/14; C12R1/69 et al. Method for producing oligosaccharides Text. / Kobayashi Y., KanT., TerashimaT.; pat. 13.04.1988.

42. European Patent № 0266177, C12P19/00; C12N1/38; C12P19/14. Method for producing oligosaccharides Text. / Kan T.; Kobayashi Y.; pat. 04.05.1988.

43. European Patent № 0272095, C12P19/18. Method for producing galactooligosaccharide Text. / Matsumoto K., et al.; pat. 22.06.1988.

44. European Patent № 2252699 (A2) C12P19/00; C12P19/14. Production of high purity galactooligosaccharides Text. / A. Kashinath, M. Palamalai, S. Rengarajan; pat. 24.11.2010.

45. Gibson, G. R. Dietary modulation of the human colonic micro-biota: introducing the concept of prebiotics Text. / G. R. Gibson, M. B. Roberfroid // Journal of Nutrition. 1995. -№ 125. - P. 1401 - 1412.

46. Gibson, G. R. Prebiotics: development and application Text. / G. R. Gibson, R. A. Rastall. Chichester: John Wiley & Sons, 2006. - 249 p.

47. Hernández, O. Comparison of fractionation techniques to obtain prebiotic galactooligosaccharides Text. / O. Hernández, A. I. Ruiz-Matute, A. Olano // International Dairy Journal. 2009. - № 19. - P. 531 - 536.

48. Humana. Детское питание из Германии // http://www.humana.ru.

49. International Patent WO 1996/006924, A23C 9/123, C12N 1/20, C12N 9/38, C12P 19/14. Preparation of galacto-oligosaccharide and beta-galactosidase enriched products fermented using Streptococcus thermophilus Text. / Blareau A., et al; pat. 07.03.1996.

50. International Patent WO 2001/090317, C12N 9/38. Beta-galactosidase isolated from a Bifidobacterium Text. / Jorgensen F., Hansen О. С., Stougaard P.; pat. 29.11.2001.

51. International Patent WO 2005/003329 Al, C12N 1/20. Novel galactooligosaccharide composition and the preparation thereof Text. / Wynne A., et al.; pat. 13.01.2005.

52. International Patent WO 2007/054459, C12P 19/14. Process for the production of oligosaccharides Text. / Goulas A., Tzortzis G.; pat. 18.05.2007.

53. International Patent WO 2007/110619, C12N5/10; C12N9/38; C12N15/63; C12N5/10; C12N9/38; C12N15/63. Beta-galactosidase with transgalactosylating activity Text. / Tzortzis G., Goulas A., Goulas Т.; pat. 04.10.2007.

54. International Patent WO 2008/037839, C12P 19/04, A23C 9/12, C12P 19/12, A23C 13/16. Method for producing products containing galactooligosaccharides and use thereof Text. / Sibakov Т., Kajander K., Harju M.; pat. 03.04.2008.

55. International Patent WO 2008/132115, C07H 3/06, A23 L 1/29, C08B 37/00. Process for preparing a galactooligosaccharides powder Text. / Salvado S. R., et al.; pat. 06.11.2008.

56. Isabel del-Val, M. Biphasic aqueous media containing polyethylene glycol for the enzymatic synthesis of oligosaccharides from lactose Text. /M. Isabel del-Val, C. Otero // Enzyme and Microbial Technology. 2003. - № 33. - P. 118-126.

57. Japan Patent № 10201472, C12N9/40; C12P19/44; C12R1/465. Production of alpha-galactosidase and galactooligosaccharide Text. / Fujimoto H., Ajisaka K.; pat. 04.08.1998.

58. Japan Patent № 1051094, C07H3/06; C12P19/14. Production of galactooligosaccharide Text. / Matsuno R., Nakanishi K., Ozalci A.; pat.2702.1989.

59. Japan Patent № 11018763, C12N9/38; C12P19/14; C12N9/38; C12R1/09. Modification of beta-galactosidase Text. / Matsumoto K., Ikeda M., OoedaK., et al; pat. 26.01.1999.

60. Japan Patent № 1168234, A23C9/12; A23C9/152; C12N9/38 et al. Production of galactooligosaccharide-containing processed milk Text. / ICobayashi Y., Suga T., Terajima T.; pat. 03.07.1989.

61. Japan Patent № 2000041693, C12N9/38; C12P19/14; C12R1/01; C12N9/38. Production of galactooligosaccharide Text. / Hayasawa H., Takase M., Okogi S.; pat. 15.02.2000.

62. Japan Patent № 2003274991, C12P19/14. Method for producing galactooligosaccharide Text. / Fujii T., Fujii N.; pat. 30.09.2003.

63. Japan Patent № 2100693, C12P19/04; C12P19/00; C12P19/18; C12P19/24 et al. Production of galactooligosaccharide Text. / Matsumoto K., ICobyashi Y., Suga T.; pat. 12.04.1990.

64. Japan Patent № 2195894, C12P19/44. Production of galactooligosaccharide Text. / Takeshi O., Masaaki I, Rikako Y.; pat. 02.08.1990.

65. Japan Patent № 2203782, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide-containing koji Text. / Shigenori U., Yoshio U., Yoshitami O.; pat. 13.08.1990.

66. Japan Patent № 2207796, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide using enzyme Text. / Ikumasa O., Kenzo Y.; pat.1708.1990.

67. Japan Patent № 2209884, C07H3/06; C12P19/00; C12P19/14. Production of galactooligosaccharide Text. / Sulcuri T., Yanagidaira S., Shukke S.; pat. 21.08.1890.

68. Japan- Patent № 2215392, C07H3/06; C12N1/38; C12P19/14. Production of galactooligosaccharide Text. / Matsumoto K., Kobyashi Y., Suga T.; pat. 28.08.1990.

69. Japan Patent № 2295994, C07H1/08; C07H3/06; C08B37/00; C12P19/00. Production of galactooligosaccharide Text. / Naoki T., Kazuhiko O.; pat. 06.12.1990.

70. Japan Patent № 3076578, C12N11/02; C12N11/00; C12N11/02. Immobilized yeast fungal cell Text. / Hideki Y., Munehiko D., Hiroshi N.; pat. 02.04.1991.

71. Japan Patent № 3244382, C12P19/14; C12N1/20; C12N9/42; C12R1/07. Galactanase and microorganism capable of producing the same Text. / TsumuraK., Akiba A., Horikoshi K.; pat. 31.10.1991.

72. Japan Patent № 4023984, C12P19/14; C12N1/20; C12N9/42. Exo-beta-1,4-galactanase and use thereof Text. / Nakano H., Takenishi S., Ajisaka K., et al; pat. 28.01.1992.

73. Japan Patent № 4030744, A23C9/13; C12P19/041. Skimmed milk containing galactooligosaccharide and its preparation Text. / Shukke S., Yanagidaira S., Kobayashi T.; pat. 03.02.1992.

74. Japan Patent № 4144691, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide and gluconic acid Text. / Ilcuo K., Ikumasa O., Akihiro Y.; pat. 19.05.1992.

75. Japan Patent № 60251896, C07H3/06; C12P19/00; C12R1/645. Preparation-of galactooligosaccharide Text. / Osamu O., Aldra T., Koutarou O., Shiyuuichi O.; pat. 12.12.1985.

76. Japan Patent № 61271999, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide Text. / Osamu O., et al.; pat. 02.12.1986.

77. Japan Patent № 62130695, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide Text. / Osamu O., Kotaro O., Nobuko T.; pat. 12.06.1987.

78. Japan Patent № 62208293, C12N1/38; C12P19/00; C12P19/04. Production of multiplication growth factor of mold of bifidobacterium Text. / Keisuke M., et al; pat. 12.09.1987.

79. Japan Patent № 7222594, C12P19/00. Production of galactooligosaccharide Text. / Takazo S.; pat. 22.08.1995.

80. Japan Patent № 7236480, C12N9/38; C12R1/645; C12N9/38. New. beta-galactosidase and its production Text. / Onishi I., Tanaka T.; pat. 12.09.1995.

81. Japan Patent № 8256680, A23C9/12; A23C9/18; A23C9/12; A23C9/00.1 New food material and its production Text. / Takaine M., Goto T., Aiuchi M.; pat. 08.10.1996.

82. Japan Patent № 9107962, C12N9/42; C12N1/20; C12P19/14; C12R1/07. Galactanase S-2 and Bacillus SP S-2 producing the same Text. / Tsumura K., Akiba A., Horikoshi K.; pat. 28.04.1997.

83. Japan Patent № 9117297, C12P19/18; C12N9/38; C12N9/38; C12R1/80; C12N9/38; C12R1/125. Production of galactooligosaccharide Text. / Fujimoto H., AjisakaK.; pat. 06.05.1997.

84. Japan Patent № 9121853, C12N9/42; C12N1/20; C12P19/14; C12R1/07. Galactanase S-39 and Bacillus SP S-39 capable of producing the same Text. / Tsumura K., Akiba'A., Horikoshi K.; pat. 13.05.1997.

85. Japan Patent № 9238696, C12P19/18. Production of saccharide composition'containing 3'galactooligosaccharide Text. / Kimura K., Watanabe Y., Matsumoto K.", et al; pat. 16.09.1997.

86. Japan-Patent № 9301987, A23L2/52. Galactooligosaccharide sulfate, its production and use Text. / Yukihiro O., et al; pat. 25.11.1997.

87. Korean Patent № 20040033748, C12P19/04; C12P19/00. Method for synthesis of galactooligosaccharide using Thermus caldophilus GK24 ß-glycosidase Text. / Choi J., Kwon W., Oh E.; pat 28.04.2004.

88. Korean Patent № 9603643, C12P19/00. Preparation process of galacto oligosaccharide Text. / Man-Jin I., et al; pat. 21.03.1996.

89. Maugard, T. Microwave-assisted synthesis of galacto-oligosaccharides from lactose with immobilized p-galactosidase from Kluyveromyces lactis Text. / T. Maugard, D. Gaunt, M. D. Legoy // Biotechnology letters. 2003. - № 25. - P. 623 - 629.

90. Nakakuki, T. Development of functional oligosaccharides in Japan Text. / T. Nakakuki // Trends in Glycoscience and Glycotechnology. — 2003. — №82.-P. 57-64.

91. Pat. 0204493 France, 7 C 12 P 19/14, C 07 H 3/06. Procede de production en continu de galacto oligosaccharides Text. / Sawatzki G.; pat. 17.10.2003.

92. Pazur, J. H. The enzymatic conversion of lactose into galactosyl oligosaccharides Text. / J. H .Pazur // Science. 1953. - № 117. - P. 355 - 356.

93. Playne, M. J. Commercially available oligosaccharides Text. / M. J. Playne, R. Crittenden // Bulletin of IDF. 1996. - № 313. - P. 25 - 30.

94. Playne, M. J. Galacto-oligosaccharides and other products derived from lactose Text. / M. J. Playne, R. G. Crittenden // Advanced Dairy Chemistry. -2009.-P. 15-26.

95. Prenosil, J. E. Formation of oligosaccharides during enzymatic lactose hydrolysis and their importance in a whey hydrolysis process Text. / J. E. Prenosil, E. Stuker, J. R. Burne // Biotechnol. Bioeng. 1987. - Y. 30, № 9. -P. 1026- 1031.

96. Probiotic Dairy Products Text. / Edited by A. Y. Tamime. Wiley-Blackwell: Society of dairy tech., 2006. — 256 p.

97. Roberts, C. H. Concentration effects in the enzymatic conversion of lactose to oligosaccharides Text. / C. H. Roberts, D. J. Pettinati // J. Agric. Food Chem. 1957. - № 5. - P. 35 - 39.

98. Schaafsma, G. Lactose and lactose derivatives as bioactive ingredients in human nutrition Text. / G. Schaafsma // International Dairy Journal. 2008. — № 18.-P. 458-465.

99. Scholz-Ahrens, K. E. Effects of prebiotics on mineral metabolism Text. / K. E. Scholz-Ahrens, G. Schaafsma // American Journal of Clinical Nutrition. 2001. - № 73. - P. 459 - 464.

100. Smart, J. B. Effect of whey compounds on the rate of crystallization and solubility of a-lactose Text. / J. B. Smart // NZ J. Dairy Sei. Technol. 1988. -№23.-P. 275-289.

101. Smart, J. B. Transferase reactions of ß-galactosidases — new product opportunities Text. / J. B. Smart // Bulletin of the IDF. 1993. - № 289. -P. 33 -39.

102. Tanaka, T. Effect of administration TOS and B. breve 4006 on the human fecal flora Text. / T. Tanaka, H. Ta Rayama, M. Morotomi et al. // Bifidobact. Microflora. 1983. -V. 2, № 1. - P. 17 -24.

103. Timmermans, E. Lactose derivatives: functions and applications Text. / E. Timmermans // Whey — Proceedings of the 2-nd International Whey Conference. Chicago. - 1997. - P. 12 - 23.

104. U. S. Patent № 4435389, A61K 031/71; C12P 019/04. Composition for promoting growth of bifidobacteria Text. / Mutai M.; Terashima T.; Takahashi T., et al; pat. 06.03.1984.

105. U. S. Patent № 4873229, C12P 19/00. Galacto-oligosaccharide containing feed Text. /Deya A., et al. Japan. Prior. 12.12.1985; pat. 10.10.1989.

106. U. S. Patent № 4895801, C12P 019/04. Method for producing oligosaccharides Text. / Kan T., et al.; pat. 23.01.1990.

107. U. S. Patent № 4957860, C12P 019/04. Method for producing oligosaccharide Text. / Kan O., et al.; pat. 18.09.1990.

108. U. S. Patent № 5032509, D23C 009/12. Method of preparing galactooligosaccharide Text. / Matsumoto K., et al.; pat. 16.07.1991.

109. U. S. Patent № 5149640, C12P 019/02. Method for producing galactose transfer products Text. / Onishi O., et al; pat. 22.09.1992.

110. U. S. Patent № 5294546, C12P 19/00. Method for production of a growth factor for Bifidobacterium sp. Text. / Dombou O., et al; pat. 15.03.1994.

111. U. S. Patent № 5378833, C07H 3/06. Method for preparing galacto-oligosaccharides Text. / Katta Y., et al; pat. 03.01.1995.

112. U. S. Patent № 5578584, A61K 31/715. Feed containing galacto-oligosaccharides for domestic fowls Text. / Katta Y., Wakahayashi S.; pat. 26.11.1996.

113. U. S. Patent № 6555348, C12P 019/44; C12N 009/10; C12N 009/26; A23C 019/00; A23C 017/00. Enzyme isolated from a Bifidobacterium Text. / Jorgensen F., Hansen O. C., Stougaard P.; pat. 29.04.03.

114. Van Dokkum, W. Tolerantie voor galacto-oligosaccharide bij de mens Text. / W. Van Dokkum // Nutrition and Food Research. 1995. - V. 95, № 371. - P. 24-27.

115. Van Loo, J. Functional food properties of non-digestible oligosaccharides: a consensus report from the ENDO project Text. / J. Van Loo, J. Cummings, N. Delzenne et al. // British Journal of Nutrition. 1999. - № 81. -P. 121-132.

116. Vasiljeyic, T. Oligosaccharide production and proteolysis during lactose hydrolysis using crude cellular extracts from lactis acid bacteria Text. / T. Vasiljevic, P. Jelen // EDP Sciences. 2003. - № 83. - P. 453 - 467.

117. Wallenfels, K. Enzymatische Synthese von Oligosacchariden auf Disacchariden Text. / K. Wallenfels // Naturwissenschaften. 1951. -№ 38. — P. 306-308.

118. Wanarska, M. Thermostable Pyrococcus woesei ß-D-galactosidase — high level expression, purification and biochemical properties Text. / M. Wanarska, J. Kur, R. Pladzyk, M. Turkiewicz // Acta Biochimica Polonica. -2005.- №4.-P. 781 -787.

119. Welcome to Domo. Your partner for nutritional supporting life // http://www.domo.nl.

120. Yun, J. W. Fructooligosaccharides — Occurrences, Preparation, and Applications Text. / J. W. Yun et al. // Enzyme and Microbial Technol. — 1996. — № 19.-P. 107-117.