автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Разработка низкотемпературной технологии выделения гемоглобина из крови убойных животных

На правах рукописи

Федоров Дмитрий Евгеньевич

РАЗРАБОТКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕМОГЛОБИНА ИЗ КРОВИ УБОЙНЫХ

ЖИВОТНЫХ

Специальность 05.18.04 - технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

- 6 пДР 20Н

Кемерово 2014

005545728

Работа выполнена в Федеральном государственном бюджетном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (ФГБОУ ВПО «КемТИПП»),

Научный руководитель: доктор технических наук, доцент

Короткий Игорь Алексеевич

Официальные оппоненты: Тихонов Сергей Леонидович,

доктор технических наук, доцент, ФГБОУ ВПО «Уральский государственный экономический университет», заведующий кафедрой пищевой инженерии

Харлампенков Евгений Иванович,

кандидат технических наук, доцент, Российский экономический университет им. Г.В. Плеханова, доцент кафедры торгового дела

Ведущая организация: Государственное научное учреждение

Сибирский научно-исследовательский институт переработки сельскохозяйственной продукции Российской академии сельскохозяйственных наук

Защита диссертации состоится «22» апреля 2014 г. в 10-00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.089.01 в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» по адресу: 650056, г.Кемерово, бульвар Строителей, 47, ауд. 4-я лекц. ауд. тел./факс: (8384-2) 39-68-88.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке и на официальном сайте ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (http://www.kemtipp.ru).

С авторефератом можно ознакомиться на официальных сайтах ВАК Минобрнауки РФ (http://vak.ed.gov.ru) и ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» (http://www.kemtipp.ru).

Автореферат разослан «21» февраля 2014 г.

Ученый секретарь диссертационного совета,

кандидат технических наук, доцент / .7 / Кригер Ольга Владимировна

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы. В последние годы в связи с ухудшением экологической обстановки в нашей стране, демографическим спадом, а также снижением социально-экономического уровня и возрастанием психоэмоциональных нагрузок одной из важнейших задач государственной политики является обеспечение населения полноценными в биологическом плане продуктами питания.

Научно доказана взаимосвязь структуры питания человека и частотой возникновения различного рода заболеваний: сердечно-сосудистых, онкологических, гематологических и т.д. Повышение интенсивности антропогенного воздействия человека на природу еще больше усугубляет ситуацию в этом плане.

Для решения данной проблемы предлагается потреблять продукты питания, обогащенные биологически-активными веществами, одним из которых является гемоглобин, полученный из крови убойных животных. Данное сырье может с успехом применяться не только в пищевой промышленности в качестве природного источника гемового железа для производства функциональных продуктов и биологически активных добавок к пище, но также в сельскохозяйственной промышленности для производства кормов и фармацевтической сфере для ветеринарных и лекарственных препаратов. Кроме того, растворы очищенного гемоглобина применяются в гематологических анализах в качестве контрольных образцов при использовании колориметрических методов.

В настоящее время производители сухого гемоглобина используют цельную кровь, либо неочищенную эритроцитарную массу, в результате чего в конечном продукте присутствуют посторонние компоненты и другие белки, в значительной степени, снижающие его чистоту и вызывающие риск возникновения аллергических реакций. Существующие технологии выделения очищенного гемоглобина характеризуются рядом недостатков, что ограничивает их применение.

Таким образом, разработка эффективной и энергосберегающей технологии выделения очищенного гемоглобина из крови убойных животных является актуальной задачей пищевой промышленности.

Степень проработки темы исследований.

Исследованием и разработкой продуктов, основанных на биотехнологическом потенциале крови убойных животных, занимались такие ученые как H.H. Шульга, JI.P. Слепнева, А.И. Жаринов, A.C. Белозерцев, О.В. Козеева, M.JI. Файвишевский, А.Е. Куцова, A.JI. Кульпина, A.B. Николайчик и др. При этом выделение очищенного гемоглобина из крови убойных животных до сих пор остается малоисследованной темой, требующей более глубокого изучения и новых подходов.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка низкотемпературной технологии выделения гемоглобина из крови убойных . , животных. у

В рамках поставленной цели сформированы следующие задачи:

- определение физико-химических и органолептических показателей свиной крови;

- исследование процессов криоконцентрирования раствора гемоглобина в емкостном криоконцентраторе;

- определение режимов лиофилизации раствора гемоглобина;

- изучение физико-химических, органолептических, теплофизических и микробиологических показателей продуктов гемоглобина;

- разработка математической модели процесса криоконцентрирования раствора гемоглобина;

- определение сроков и условий хранения продуктов гемоглобина;

- разработка технологической схемы выделения гемоглобина из крови убойных животных, определение экономических показателей продуктов гемоглобина.

Научная новизна работы:

научно обосновано использование метода разделительного вымораживания для выделения гемоглобина из раствора, полученного осмотическим гемолизом;

- исследованы процессы разделительного вымораживания раствора гемоглобина в криоконцентраторе емкостного типа, доказано, что с повышением скорости кристаллизации и увеличением исходного содержания сухих веществ раствора, эффективность криоконцентрирования снижается;

разработана математическая модель, описывающая процесс льдообразования и изменение содержание сухих веществ в концентрате в процессе разделительного вымораживания исходного раствора гемоглобина при температуре хладоносителя от -2 до -6°С, получены уравнения, позволяющие рассчитать теплофизические характеристики, количество образующегося льда, его толщину и концентрацию раствора в зависимости от продолжительности процесса, при исходном содержании сухих веществ (от 1 до 15%) и температуре хладоносителя -2°С. Уравнения также дают возможность рассчитать продолжительность процесса разделительного вымораживания, необходимую для получения раствора заданной степени концентрации.

- определены режимы лиофилизации концентрированного раствора гемоглобина: подобраны время, толщина слоя и температура обезвоживания;

- разработана технология выделения гемоглобина из крови убойных животных;

- исследованы свойства полученных продуктов гемоглобина (16% раствор, 70% концентрат и сухой продукт), на основе чего установлена эффективность разработанной технологии.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны режимы разделительного вымораживания раствора гемоглобина, позволяющие почти в 4 раза повысить концентрацию сухих веществ при использовании двухступенчатой схемы.

Определены параметры сублимационной сушки концентрированного раствора гемоглобина, такие как температура нагрева, продолжительность и толщина слоя продукта, позволяющие повысить эффективность технологии.

Разработана технологическая схема получения продуктов гемоглобина: 16% раствор, 70% концентрат и сухой продукт. Определены физико-химические, органолептические, теплофизические и микробиологические свойства данных продуктов. Установлены сроки и условия хранения, определена экономическая эффективность выработки продуктов гемоглобина.

Работа выполнена в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по теме «Разработка технологии выделения гемоглобина из вторичного сырья мясной промышленности», договор № 57 от 02.09.2013 г.

Методология и методы исследования. При выполнении диссертационного исследования использовались как стандартные, общепринятые, так и оригинальные методики определения физико-химических, органолептических, микробиологических и других характеристик объекта исследований.

Концентрацию сухих веществ определяли арбитражным методом по ГОСТ Р51479-99, а также с помощью портативного рефрактометра. Плотность определяли с помощью набора погружных ареометров. Содержание общего белка определяли на анализаторе белкового азота «Rapid N Cube» по методу Дюма. Метод заключается в полном сжигании образца в реакторе, при котором образуются элементарные продукты сгорания, и происходит регистрация общего азота на детекторе теплопроводности. Содержание общего азота рассчитывалось умножением полученного значения на коэффициент для белка крови, составляющий 6,36. Распределение фракций белков определяли с помощью электрофореза в полиакриламидном геле методом Лемли. Гели фотографировали на УФ-трансиллюминаторе ТСР-20М, обработка полученных данных осуществлялась с помощью гель-документированной системы VitranPhoto. Микробиологические показатели определяли путем подсчета количества колоний, образующихся в чашках Петри с питательными средами. В исследуемых образцах определяли общее микробное число, количество дрожжей и плесневых грибов, сульфитредуцирующие клостридии, бактерии группы кишечной палочки и сальмонеллы. Активность воды определяли расчетным путем и на стендовой установке. Эвтектические температуры определяли методом параллельного замера температуры и электрического сопротивления образца в процессе замораживания и последующего оттаивания.

Положения, выносимые на защиту.

- технологические режимы разделительного вымораживания раствора гемоглобина в емкостном криоконцентраторе;

- параметры лиофилизации раствора гемоглобина;

- технология производства очищенного гемоглобина.

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертации получили одобрение на научно-практических конференциях, в том числе: на VIII международной научно-практической конференции

«Стратегические вопросы мировой науки» (г. Пшемысль, 2012 г.), инновационном конвенте «Кузбасс: образование, наука, инновации» (г. Кемерово, 2012 г.), международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2012» (г. Одесса, 2012 г.), международной молодежной конференции «Перспективные технологии подготовки инженерных кадров: кооперация бизнеса и образования» (г. Кемерово, 2012 г.), международной заочной научно-практической конференции «Наука и образование в жизни современного общества» (г. Тамбов, 2012 г.) и др.

По материалам диссертации опубликовано 14 печатных работ, в том числе 5 статей в журналах, рекомендованных ВАК - Техника и технология пищевых производств, Вестник КрасГАУ и ИВ Пищевая технология и 1 патент.

Структура и объем диссертации. Диссертационная работа включает в себя следующие разделы: введение, литературный обзор, постановка экспериментов и методы исследований, результаты исследований и их обсуждение, практическая реализация результатов исследований, основные результаты и выводы, список использованных источников и приложения. Основное содержание работы изложено на 117 страницах машинописного текста, содержит 25 таблиц и 48 рисунков. Список литературы включает 132 наименования.

МЕТОДИКА ВЫПОЛНЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ

Диссертационная работа проводилась в ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности» и состояла из нескольких взаимосвязанных этапов, схема которых представлена на рисунке 1.

На первом этапе был произведен анализ современной и зарубежной литературы по тематике исследований. Рассмотрены основные направления применения крови убойных животных в пищевой промышленности и фармакологии. Приведены способы концентрирования пищевых продуктов, более подробно рассмотрен метод разделительного вымораживания, используемого для концентрирования пищевых продуктов. Рассмотрены характеристики свиной крови как исходного сырья для получения раствора гемоглобина.

На втором этапе была исследована свиная кровь: определено содержание общего белка, проведен электрофорез с целью выявления фракций белков, представлена органолептическая оценка, определены температуры замерзания крови - криоскопическая и эвтектические температуры, а также теплофизические характеристики: удельная теплоемкость, коэффициенты температуро- и теплопроводности.

Третий этап заключался в исследовании процессов криоконцентрирования раствора гемоглобина, полученного из свиной крови. В ходе исследований определялась степень вымораживания льда и содержание сухих веществ в концентрате. Задача данного этапа заключалась в определении

температуры хладоносителя, продолжительности вымораживания, а также количества циклов кристаллизации.

Рисунок 1 - Схема организации диссертационной работы

В задачу четвертого этапа входило установление наиболее эффективных режимов сублимационной сушки раствора гемоглобина, полученного в ходе криоконцентрирования, таких как продолжительность обезвоживания, толщина слоя продукта и температура сушки.

На пятом этапе был произведен анализ физико-химических и микробиологических показателей полученных продуктов: жидкого, концентрированного и сухого гемоглобина. Была проведена органолептическая оценка, определено содержание белка в продукте и его фракционный состав. Установлена криоскопическая температура и величина активности воды, микробиологические показатели и содержание токсичных элементов в продукте. Определены теплофизические показатели полученных продуктов.

Шестой этап включал в себя установление сроков и условий хранения продуктов гемоглобина.

На заключительном этапе исследований была разработана технологическая схема производства жидкого, сухого и концентрированного гемоглобина, произведен расчет экономических показателей и установлена реальная себестоимость готовых продуктов.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Результаты исследований показали, что, свиная кровь содержит (20+21)% сухих веществ, среди которых (18+19)% составляет белок (таблица 1).

В исходном сырье были обнаружены типичные

фракции белков,

преобладающим из которых являлся гемоглобин (10,57% от всей массы крови).

Процесс льдообразования свиной крови начинается при температуре -0,88°С, в интервале температур (-35,7+-47,9)°С наблюдается

эвтектическая зона данного сырья, а при температуре -51,5°С происходит полное вымораживание влаги, содержащейся в данном растворе. Расчетным путем были определены теплофизические свойства крови: величина удельной теплоемкости данного сырья составляет 2,67 кДж/(кг-К), а коэффициенты тепло- и температуропроводности равны соответственно 0,38 Вт/(м-К) и 0,69-10"7 м2/с.

Для выделения гемоглобина из эритроцитарной массы свиной крови было использовано явление осмотического гемолиза в гипотонической среде -дистиллированной воде. Образующийся гемолизат очищался от пустых оболочек эритроцитов путем центрифугирования.

Таблица 1 - Физико-химическии состав

свиной крови

Показатель Значение

Массовая доля влаги, % 79,21

Массовая доля сухих веществ, % из них: 20,79

Массовая доля белка, % 18,61

Массовая доля жира, % 0,09

Массовая доля минеральных веществ, % 0,98

Массовая доля других веществ, % 1,11

Полученный раствор характеризовался низким содержанием сухих веществ — 4,2%. Для повышения биотехнологического потенциала и выработки конечного продукта, который бы нашел широкое применение в пищевой промышленности и фармакологии возникает необходимость в его криоконцентрировании как наиболее щадящем режиме обработки, обеспечивающем максимальную степень сохранности белкового компонента. Очищенный раствор гемоглобина подвергался вымораживанию в емкостном криоконцентраторе при температурах хладоносителя -2, -4 и -6 °С. Опыт прекращали, когда количество замерзшей влаги достигало 90%.

В результате были получены графики изменения количества образующегося льда на стенках кристаллизатора в процессе разделительного вымораживания раствора гемоглобина и скорости льдообразования (рисунок 2).

а б

Рисунок 2 - Количество образующегося льда (а) и скорости льдообразования (б) в процессе криоконцентрирования раствора гемоглобина при температурах хладоносителя -2, -4 и -6 °С

С понижением температуры хладоносителя увеличивалась скорость льдообразования. Общее время вымораживания 90% льда при температурах хладоносителя -2, -4 и -6 °С составило соответственно 12; 6,5 и 4 часа. Из полученных графиков следует, что чем ниже температура хладоносителя, тем более линейный характер имеет процесс льдообразования. При температуре хладоносителя -6 и -4 °С наибольшая скорость льдообразования наблюдается в первый час процесса криоконцентрирования и равна соответственно 13,44^14,04 и 9,96^10,34 %/час. В дальнейшем наблюдается постоянное снижение скорости намерзания льда. В случае, когда температура хладоносителя составляла -2°С, наблюдалось относительное постоянство скорости льдообразования в течение первых 3 часов, до достижения степени вымораживания льда 35%. Скорость кристаллизации при этом составляла 6,78-^7,20 %/час. На протяжении последующих 9 часов данная характеристика снижается до 1,6%/час.

По графикам, представленным на рисунке 2а, было получено следующее математическое квадратичное уравнение, позволяющее определить количество вымороженного льда в % от общего исходного раствора:

Г = -2,222т/ + 0,79?2 + 5,576*+8,045+8,747т - 0,483т2 ^!)

где К— количество вымороженного льда, %; т — время от начала процесса кристаллизации, час; / — температура хладоносителя от -2 до -6°С.

С целью определения необходимой температуры криоконцентрирования раствора гемоглобина производилось измерение содержания сухих веществ в ходе кристаллизации через каждый час. На рисунке 3 представлены графики изменения содержания сухих веществ и скорости повышения концентрации сухих веществ в незамерзшей части раствора гемоглобина при различных температурах хладоносителя до вымораживания 90% влаги.

При температурах хладоносителя -4 и -6°С наибольшая скорость концентрирования наблюдается в течение первого часа вымораживания и составляет 0,42-Ю,46 и 0,41-Ю,56 %/час соответственно, в дальнейшем данный показатель снижается. В случае с температурой хладоносителя -2°С скорость концентрирования выше, чем при температурах -4 и -6°С, что обусловлено меньшей скоростью образования льда. Наиболее эффективное криоконцентрирование при данной температуре (0,6%/час) наблюдается через 3,5 часа после начала льдообразования. После вымораживания 90% раствора содержание сухих веществ в концентрате составляло 11,6%; 7,34% и 6,01% при температурах хладоносителя соответственно -2, -4 и -6°С.

а б

Рисунок 3 - Графики изменения содержания сухих веществ (а) и скорости повышения концентрации сухих веществ (б) в незамерзшей части раствора гемоглобина при температурах хладоносителя -2, -4 и -6°С

Было получено следующее математическое уравнение, описывающее поведение кривых, представленных на рисунке За:

С = 0,157 тЛ + 0,032 г2 + 0,034 г + 3,735 + 1,36т - 0,0306 т2 (2)

где С — концентрация сухого вещества в незамерзшем растворе гемоглобина, %.

Для определения общей эффективности криоконцентрирования раствора гемоглобина, учитывающей степень концентрирования (ф=Сс/С,), количество

получаемого концентрата и образующейся влаги, а также величину потерь водорастворимых веществ был использован критерий эффективности е, представляющий собой отношение количества концентрата, получаемого в реальном процессе с учетом потерь сухих веществ к теоретически возможному (при котором образующийся лед не содержит сухих веществ) при той же степени концентрирования, рассчитываемый следующим образом:

с, С-С

£ =

С С -С

(3)

0,9

0.8

£ 0,7

о 0,6

1 0.5

£ 0,4

8- 0,3

5

0,2

где Ск — концентрация сухих веществ в незамерзшем растворе,%; Си -концентрация сухих веществ в исходном растворе,%; С«. - концентрация сухих веществ в кристаллизованной фазе,%;

На рисунке 4 представлена зависимость критерия эффективности 8 от степени концентрирования раствора гемоглобина при различных температурах хладоносителя. Степень концентрирования определялась как отношение содержания сухих веществ в концентрате к содержанию сухих веществ в исходном растворе.

При температурах

хладоносителя -4 и -6°С критерий эффективности начинает

значительно снижаться после степени концентрирования 1,13-4,3. В случае, когда температура хладоносителя составляла -2°С, при степени концентрирования 1,5 и 2 критерий эффективности снижается лишь до 0,97 и 0,86 соответственно, в дальнейшем также происходит значительное падение данного параметра.

Таким образом, было установлено, что криоконцен-трирование раствора гемоглобина следует проводить при температуре -2°С, что обеспечивает наибольшую

V-4

ч X

\

\ \ \

\ ; \

1 \

1

1

Степень концентрирования у

Е

3

Рисунок 4 - Зависимость критерия эффективности б от степени концентрирования раствора гемоглобина при температурах хладоносителя -2°С (а), -4 °С (б) и -6 °С (в)

степень концентрирования и, соответственно, наименьшие потери сухого вещества.

Для снижения потерь сухих веществ, повышения степени концентрирования, а также разработки эффективной технологии получения гемоглобина, были проведены эксперименты по вымораживанию раствора гемоглобина с исходным содержанием сухих веществ от 1 до 15% с шагом в 1%. На рисунке 5а представлены графики количества образующегося льда в процессе криоконцентрирования данного раствора при температуре

хладоносителя -2°С и исходном содержании сухих веществ 1%, 5%, 10% и 15%, а на рисунке 56 - графики приведенной толщины слоя льда.

Криоконцентрирование раствора гемоглобина с большим исходным содержанием сухих веществ сопровождается более медленным процессом льдообразования: через 12 часов кристаллизации 1% раствора вымерзло 97,5% льда, в то время как при 15%-ном растворе кристаллизовалось лишь 68,6% льда. Данное обстоятельство обусловлено тем, что по мере повышения концентрации раствора снижается его криоскопическая температура, что в свою очередь замедляет процесс льдообразования.

Уравнение, описывающее кривые на рисунке 3.15, выглядит следующим образом:

V = -0,173тСн + 0,037СИ2 -0,835С„ +2,664+13,682т-0,456т2 (4)

где V— доля образовавшегося льда от начальной массы раствора, %; С„ -начальная концентрация раствора, %.

10 И 12

а б

Рисунок 5 - Количество образующегося льда (а) и его приведенная толщина (б) в процессе криоконцентрирования раствора гемоглобина при температуре хладоносителя -2°С и исходном содержании сухих веществ 1, 5, 10 и 15%

В течение первых 4 часов кристаллизации средняя скорость льдообразования составляет 1,2+1,5 мм/час в случае с 1% раствором и 0,9-1,0 мм/час при вымораживании 15% раствора, после чего скорость образования льда снижается. Когда объем вымороженного раствора достигает более 90%, происходит незначительное повышение скорости льдообразования, что обусловлено геометрией самого кристаллизатора.

Для математического описания графиков, представленных на рисунке 56, было получено следующее уравнение, учитывающее диаметр кристаллизатора:

5 = — (-0,0065гС + 0,016С2 - 0,211С, + 0,028 + 2,668г - 0,028г2) (5) 60

где 5 - толщина слоя льда, мм, Б - диаметр кристаллизатора, мм;

Содержание сухих веществ в незамерзшей части раствора гемоглобина в процессе разделительного вымораживания с различной начальной

концентрацией отражено на рисунке 6а, а потери сухих веществ в данном процессе представлены на рисунке 66.

По мере повышения концентрации исходного раствора степень концентрирования снижается: в случае с 1%, 5%, 10% и 15% растворе через 12 часов степень концентрирования составила соответственно 3,06; 2,62; 2,17 и 1,95 раз, что обусловлено не только снижением количества вымораживаемого льда за данный период времени, но и повышением потерь сухих веществ.

При одном и том же количестве вымороженного льда потери сухих веществ выше при концентрировании растворов гемоглобина с большей исходной концентрацией (10^-15%). Таким образом, с повышением содержания сухих веществ происходит более интенсивное схватывание молекул гемоглобина образующимся фронтом кристаллической фазы.

а б

Рисунок 6 - Графики содержания сухих веществ незамерзшей части раствора гемоглобина (а) и потери сухих веществ (б) в процессе криоконцентрирования при температуре хладоносителя -2°С и исходном содержании сухих веществ 1,

5, 10 и 15%

Для математического описания графиков, представленных на рисунке 6а, было получено следующее уравнение, позволяющее определить концентрацию раствора гемоглобина в процессе разделительного вымораживания при температуре хладоносителя -2°С:

С = 0,078гС„ - 0,034С„2 +1,527С„ -1,656 + 0,56г - 0,0278г2 (6)

Расчетным путем были получены уравнения, позволяющие определить теплофизические характеристики концентрата и льда, образующегося на стенках кристаллизатора при известном содержании сухих веществ, которые выглядят следующим образом:

ск = -0,0293С + 4,19; с„ =-0,0104С + 2,3;

4 =-0,0056С +0,597; Л, = -0,022С + 2,24;

ак = -С3-10~6 + 75,3 ■ Ю-6 С2 - 0,0091С +1,437; ал = -0,00027С2 -0,0741С+ 10,5;

где ск и с л - удельная теплоемкость концентрата и льда, кДж/(кг-К); Хк и А, - коэффициент теплопроводности концентрата и льда, Вт/(мК); ак и а, -коэффициенты температуропроводности концентрата и льда • 10"7, м2/с.

Исходя из результатов исследований, была разработана двухстадийная схема криоконцентрирования: в течение 7,5 часов до достижения 10% концентрации и в течение 5 ч. до достижения 16% концентрации. Для снижения потерь сухих веществ лед из обеих ступеней плавится и направляется на параллельную ступень вымораживания, где он концентрируется в течение 4,5 часов до исходного значения содержания сухих веществ - 4,2%.

Для определения режимов сушки были проведены эксперименты по обезвоживанию 16% раствора гемоглобина при различных температурах нагрева и толщине слоя сушки. Лиофилизация 16% раствора гемоглобина может осуществляться в двух вариантах — до состояния порошка с содержанием сухих веществ порядка 97,2% и до состояния концентрата с содержанием сухих веществ 70%. Время сушки в первом и втором случае составляет соответственно 255±15 и 150±15 мин. при температуре нагрева 40°С и толщине слоя 10 мм.

Схема производства очищенного гемоглобина методом разделительного вымораживания представлена на рисунке 7. Технология может использоваться для любого вида убойного животного, различие состоит лишь в режимах разделения крови на плазму и эритроцитарную массу.

Кровь убойных животных собирается с соблюдением требований СанПИН 2.3.2.1078-01 с помощью полого ножа в приемные емкости для сбора пищевой крови. Далее с целью предотвращения ее сворачивания кровь подвергается дефибринированию либо стабилизации. Сгустки фибрина удаляются из крови путем фильтрования и могут быть направлены на дальнейшую переработку и производство лечебной продукции, например, фибринных пленок для обработки ран.

Далее кровь направляется в центрифугу, где происходит ее разделение на плазму и эритроцитарную массу при факторе разделения Рг=2000, что обеспечивает отсутствие преждевременного гемолиза при наименьшей продолжительности процесса. Получаемая при этом плазма может направляться на производство пенообразователя, обогащение белком различного рода пищевых продуктов, на производство лекарственных препаратов и т.д.

Выделенная эритроцитарная масса дважды промывается 0,9% раствором хлорида натрия (соотношение хлорида натрия к эритроцитарной массе — 1,6:1) для удаления остатков плазмы, лейкоцитов, тромбоцитов, микроа1регатов клеток и разбавляется дистиллированной водой в соотношении 1:9, что обеспечивает 100% гемолиз эритроцитов. Гемолизат подвергается центрифугированию для удаления пустых оболочек эритроцитов, стромы и других посторонних элементов. Полученная при этом надосадочная жидкость представляет собой очищенный раствор гемоглобина с содержанием сухих веществ порядка 4,2%.

Данное значение может варьироваться в небольшом диапазоне, что обусловлено технологическими факторами.

Рисунок 7 - Технологическая схема производства очищенного гемоглобина

Раствор гемоглобина подвергается двойному криоконцентрированию, общей продолжительностью 12,5 часов. Для большей эффективности оттаивание льда в криоконцентраторе одной из ступеней может осуществляться с использованием бросовой теплоты конденсации второй ступени, которые могут работать поочередно. Кроме того, в холодный период года существует возможность использования естественного холода, что делает технологию разделительного вымораживания еще более эффективной.

Сконцентрированный раствор гемоглобина с содержанием сухих веществ 16% характеризуется высокой степенью чистоты и может подвергаться лиофилизации для получения концентрированного или сухого гемоглобина.

ВЫВОДЫ

В результате экспериментальных исследований были получены следующие выводы:

1. Доказано, что свиная кровь характеризуется высоким содержанием белков (18-49%), большую часть из которых составляет гемоглобин - (10-Н1%) от массы крови. Выявлено, что процесс льдообразования свиной крови начинается при температуре -0,88°С, в интервале температур -35,7^-47,9°С наблюдается эвтектическая зона данного сырья, а при температуре -51,5°С происходит полное вымораживание влаги, содержащейся в свиной крови.

2. Установлено, что для концентрирования раствора гемоглобина, полученного из свиной крови методом осмотического гемолиза, наиболее эффективным является способ разделительного вымораживания. Доказано, что эффективность криоконцентрирования снижается при повышении скорости кристаллизации, увеличении исходной концентрации раствора, а также с повышением степени вымораживания льда. Криоконцентрирование раствора гемоглобина целесообразно проводить при температуре хладоносителя -2°С в два этапа: в течение 7 ч. 30 мин. до достижения концентрации 10% и в течение 5 ч. до достижения концентрации 16%.

3. Выявлены зависимости, описывающие процесс льдообразования и изменение содержание сухих веществ в концентрате в процессе разделительного вымораживания исходного раствора гемоглобина при температуре хладоносителя от -2 до -6°С, а также зависимости, позволяющие рассчитать теплофизические характеристики, количество образующегося льда, его толщину и концентрацию раствора в зависимости от времени, при исходном содержании сухих веществ от 1 до 15% и температуре хладоносителя -2°С.

4. Установлены наиболее эффективные параметры сублимационной сушки 16% раствора гемоглобина: температура сушки 40°С, толщина слоя 10 мм, продолжительность - 2.55±15 мин для получения сухого продукта и 150±15 мин для получения концентрированного гемоглобина.

5. Исследованы физико-химические, теплофизические, органолептические и микробиологические показатели продуктов гемоглобина, расчетным и экспериментальным путем определена активность воды в полученных

продуктах - 0,9933 в 16% растворе, 0,10 и 0,57 - в высушенном и концентрированном продукте соответственно.

6. Определены сроки и условия хранения готовых продуктов:

- для 16% раствора гемоглобина: 2 суток при температуре 4±2°С;

- для концентрированного гемоглобина: 23 дня при температуре 4±2°С; 4 дня при температуре 20±2°С;

- для сухого продукта: 41 день при температуре 20±2°С; 108 дней при температуре 4±2°С; 79 дней в вакуумной упаковке при температуре 20±2°С.

7. Разработана технологическая схема выделения гемоглобина, рассчитана себестоимость производства 1 т. 16% раствора, 70% концентрата и сухого гемоглобина, составляющая соответственно 46,0 тыс. руб., 115,3 тыс. руб. и 217,0 тыс. руб. на 2013 г.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы: Статьи в журналах, рекомендованных ВАК РФ

1. Короткий, И.А. Исследование температур замерзания свиной крови / И.А. Короткий, Е.В. Короткая, Д.Е. Федоров // Техника и технология пищевых производств. — 2013. - №3 (30). — С. 27-32.

2. Федоров Д.Е. Подбор рациональных режимов при сублимационной сушке плазмы крови / Д.Е. Федоров, В.А. Ермолаев // ИВ Пищевая технология. -2012.-№5-6 (329-330).-С. 81-83.

3. Федоров, Д.Е. Определение эвтектических температур вторичного сырья мясной промышленности / Д.Е. Федоров, Е.А. Расщепкина // Вестник КрасГАУ. - 2012. - №12. - С. 180-184.

4. Федоров, Д.Е. Исследование кинетики холодильной обработки крови крупного рогатого скота / Д.Е. Федоров, H.A. Комарова, JI.M. Архипова // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - №2 (25). - С. 124-128.

5. Короткий, И.А. Исследование работы емкостного кристаллизатора для разделительного вымораживания жидких пищевых продуктов / И.А. Короткий, Д.Е. Федоров, H.A. Тризно // Техника и технология пищевых производств. - 2012. - №4 (27). - С. 106-110.

Материалы конференций, конгрессов, симпозиумов, семинаров

6. Fedorov, D.E. Application of the dried up blood of lethal animals in the food-processing industry and medicine / D.E. Fedorov //Materialy VIII miedzynarodowej naukowi-praktycznej koferencji «Strategiczne pytania swiatowej nauki. - Przemysl, 2012. - C. 66-68.

7. Короткий, И.А. Технологии криоконцентрирования в пищевой промышленности / И.А. Короткий, Д.Е. Федоров, О.М. Мальцева // Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2012: Сборник научных трудов SWorld. Материалы международной научно-

практической конференции. - Одесса: КУПРИЕНКО, 2012. - Выпуск 2. Том 1. -ЦИТ: 212-520-С. 13-15.

8. Учайкин, A.B. Оценка эффективности работы криоконцентратора емкостного типа / A.B. Учайкин, Д.Е. Федоров, H.A. Тризно // Материалы международной молодежной конференции «Перспективные технологии подготовки инженерных кадров: кооперация бизнеса и образования». -Кемерово, 2012. - С. 134-138.

9. Korotkiy, I.A. Cryoconcentrating technologies in the food industry / I.A. Korotkiy, D.E. Fedorov, O.M. Maltseva // Research Bulletin SWorld «Modern scientific research and their practical application».- 2012. - Volume J31207.

10. Короткий, И.А. Пищевые продукты на основе боенской крови / И.А. Короткий, Д.Е. Федоров // «Кузбасс: образование, наука, инновации»: материалы инновационного конвента. - Кемерово, 2012. - Т. 1. - С. 176-178.

11. Федоров, Д.Е. Замораживание как способ консервирования пищевых продуктов / Сборник материалов IV международной научно-практической конференции посвященной восьмидесятилетию факультета технологии молочных продуктов ОмГАУ «Перспективы производства продуктов питания нового поколения». - Омск, 2011. — С. 269.

12. Федоров, Д.Е. Сохранность белковых фракций крови свиней при сублимационной сушке / Пищевые продукты и здоровье человека: материалы международной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых. -Кемерово, 2012. - С. 43-45.

13. Федоров, Д.Е. Определение криоскопической температуры свиной крови / Д.Е. Федоров, И.А. Короткий // Сборник научных трудов по материалам международной заочной научно-практической конференции «Наука и образование в жизни современного общества». — Тамбов, 2012. - Часть 8. - С. 146-147.

Патенты РФ

14. Патент № 2509281, Российская Федерация, МПК F28D 17/00. Испаритель-конденсатор с промежуточным хладоносителем / Короткий И.А., Федоров Д.Е., Мальцева О.М., Учайкин A.B.; бюл. № 7 от 10.03.2014

Подписано в печать 2014. Формат 60x86/16. Тираж 80 экз. Объем 1,1 п.л. Заказ № 18 . Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. 650056, г. Кемерово, б-р Строителей, 47. Отпечатано в лаборатории множительной техники КемТИПП. 650002, г. Кемерово, ул. Институтская, 7

ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ

ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ

Кемеровский технологический институт пищевой промышленности

РАЗРАБОТКА НИЗКОТЕМПЕРАТУРНОЙ ТЕХНОЛОГИИ ВЫДЕЛЕНИЯ ГЕМОГЛОБИНА ИЗ КРОВИ УБОЙНЫХ ЖИВОТНЫХ

Специальность 05.18.04 - Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и

ДИССЕРТАЦИЯ

на соискание ученой степени кандидата технических наук

На правах рукописи

0420145Т063

ФЕДОРОВ Дмитрий Евгеньевич

холодильных производств

Научный руководитель:

доктор технических наук, доцент И.А. Короткий

Кемерово 2014

СОДЕРЖАНИЕ

ВВЕДЕНИЕ 4

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ 9

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР 9

1.1 Применение крови убойных животных в пищевой промышленности и фармакологии 9

1.1.1 Пищевые продукты на основе крови убойных животных 9

1.1.2 Лекарственные препараты на основе крови убойных животных 13

1.2 Способы выделения сухих веществ из продуктов и

применение концентратов в пищевой промышленности 20

1.3 Применение низкотемпературных технологий для разделения пищевого сырья на компоненты 28

1.4 Свиная кровь как исходное сырье для получения гемоглобина 38

1.5 Выводы по литературному обзору, цели и задачи исследований 43 ГЛАВА 2 ПОСТАНОВКА ЭКСПЕРИМЕНТОВ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЙ 46

2.1. Организация проведения экспериментальных исследований 46

2.2. Методы и объекты исследований 48

2.3. Описание экспериментальных установок 52 ГЛАВА 3 РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИЙ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ 64

3.1 Исследование свойств свиной крови как исходного сырья 64

3.2 Исследование процессов криоконцентрирования раствора гемоглобина в емкостном криоконцентраторе 70

3.3 Разработка режимов лиофилизации раствора гемоглобина 95

3.4 Физико-химические, теплофизические и микробиологические показатели продуктов гемоглобина 98

3.5 Определение сроков и условий хранения 105 ГЛАВА 4 ПРАКТИЧЕСКАЯ РЕАЛИЗАЦИЯ РЕЗУЛЬТАТОВ

ИССЛЕДОВАНИЙ 108

4.1. Разработка низкотемпературной технологии выделения гемоглобина 108

4.2. Определения экономических показателей производства растворов гемоглобина 111

ОСНОВНЫЕ РЕЗУЛЬТАТЫ И ВЫВОДЫ 116

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ 118

ПРИЛОЖЕНИЯ 132

ВВЕДЕНИЕ

В последние годы в связи с ухудшением экологической обстановки в нашей стране, демографическим спадом, а также снижением социально-экономического уровня и возрастанием психоэмоциональных нагрузок одной из важнейших задач государственной политики является обеспечение населения полноценными в биологическим плане продуктами питания [34].

Научно доказана взаимосвязь структуры питания человека и частотой возникновения различного рода заболеваний: сердечно-сосудистых, онкологических, гематологических и т.д. [10]. Повышение интенсивности антропогенного воздействия человека на природу еще больше усугубляет ситуацию в этом плане.

Для решения данной проблемы предлагается потреблять продукты питания, обогащенные биологически-активными веществами, одним из которых является гемоглобин, полученный из крови убойных животных. Данное сырье может с успехом применяться не только в пищевой промышленности в качестве природного источника гемового железа для производства функциональных продуктов и биологически активных добавок к пище, но также в сельскохозяйственной промышленности для производства кормов и фармацевтической сфере для ветеринарных и лекарственных препаратов. Кроме того, растворы очищенного гемоглобина применяются в гематологических анализах в качестве контрольных образцов при использовании колориметрических методов.

Исследованиями в данной области занимались H.H. Шульга, JI.P. Слепнева, А.И. Жаринов, A.C. Белозерцев, О.В. Козеева, M.JI. Файвишевский, А.Е. Куцова, A.J1. Кульпина, A.B. Николайчик и др.

В настоящее время производители сухого гемоглобина используют в основном цельную кровь, либо неочищенную эритроцитарную массу, в результате чего в конечном продукте присутствуют посторонние компоненты и другие белки, в значительной степени снижающие его чистоту и вызывающие риск возникновения аллергических реакций. Существующие технологии выделения очищенного гемоглобина, такие как механическо-термический гемолиз, высаливание, ионооб-

менная хроматография и др. характеризуются рядом недостатков, что ограничивает их применение. Основным препятствием на пути к широкому внедрению данных технологий является дороговизна процесса.

Отсутствие эффективных технологий глубокой переработки крови обуславливают тот факт, что на мясоперерабатывающих предприятиях нашей страны данное вторичное сырье применятся по большей части лишь при производстве кровяных колбас и кормов для животных, при этом на переработку направляется лишь 3% получаемой крови, остальная ее часть сливается в канализацию как отходы производства, что не только экономически невыгодно, но также наносит вред окружающей среде, так как кровь является благоприятной средой для развития патогенной микрофлоры.

С целью получения продукта, свободного от стромального компонента и оболочек эритроцитов, применяют гемолиз с последующим удалением вышеуказанных посторонних примесей. Гемолиз может осуществляться различными путями, однако осмотический гемолиз является наиболее приемлемым в данном случае, поскольку процесс протекает быстро и эффективно, без применения химических реагентов (в гипотонической среде, например дистиллированной воде), а полученный раствор при этом может быть легко очищен от посторонних примесей. Единственным недостатком такого способа является необходимость в длительной сушке, поскольку раствор характеризуется высоким влагосодержанием. Это может сказываться на конечной стоимости продукта, однако внедрение технологии криоконцентрирования позволит исключить данный недостаток.

Таким образом, разработка эффективной и энергосберегающей технологии выделения очищенного гемоглобина из крови убойных животных является актуальной задачей пищевой промышленности, на решение которой направлена данная диссертационная работа.

Степень проработки темы исследований.

Исследованием и разработкой продуктов, основанных на биотехнологическом потенциале крови убойных животных, занимались такие ученые как H.H. Шульга, Л.Р. Слепнева, А.И. Жаринов, A.C. Белозерцев, О.В. Козеева, М.Л. Фай-

вишевский, А.Е. Куцова, A.JI. Кульпина, A.B. Николайчик и др. При этом выделение очищенного гемоглобина из крови убойных животных до сих пор остается малоисследованной темой, требующей более глубокого изучения и новых подходов.

Цель и задачи исследований. Целью работы является разработка низкотемпературной технологии выделения гемоглобина из крови убойных животных.

В рамках поставленной цели сформированы следующие задачи:

- определение физико-химических и органолептических показателей свиной крови;

- исследование процессов криоконцентрирования раствора гемоглобина в емкостном криоконцентраторе;

- определение режимов лиофилизации раствора гемоглобина;

- изучение физико-химических, органолептических, теплофизических и микробиологических показателей продуктов гемоглобина;

- разработка математической модели процесса криоконцентрирования раствора гемоглобина;

- определение сроков и условий хранения продуктов гемоглобина;

- разработка технологической схемы выделения гемоглобина из крови убойных животных, определение экономических показателей продуктов гемоглобина.

Научная новизна работы:

- научно обосновано использование метода разделительного вымораживания для выделения гемоглобина из раствора, полученного осмотическим гемолизом;

- исследованы процессы разделительного вымораживания раствора гемоглобина в криоконцентраторе емкостного типа, доказано, что с повышением скорости кристаллизации и увеличением исходного содержания сухих веществ раствора, эффективность криоконцентрирования снижается;

- разработана математическая модель, описывающая процесс льдообразования и изменение содержание сухих веществ в концентрате в процессе раздели-

тельного вымораживания исходного раствора гемоглобина при температуре хла-доносителя от -2 до -6°С, получены уравнения, позволяющие рассчитать теплофи-зические характеристики, количество образующегося льда, его толщину и концентрацию раствора в зависимости от продолжительности процесса, при исходном содержании сухих веществ (от 1 до 15%) и температуре хладоносителя -2°С. Уравнения также дают возможность рассчитать продолжительность процесса разделительного вымораживания, необходимую для получения раствора заданной степени концентрации.

- определены режимы лиофилизации концентрированного раствора гемоглобина: подобраны время, толщина слоя и температура обезвоживания;

- разработана технология выделения гемоглобина из крови убойных животных;

- исследованы свойства полученных продуктов гемоглобина (16% раствор, 70% концентрат и сухой продукт), на основе чего установлена эффективность разработанной технологии.

Теоретическая и практическая значимость работы. Разработаны режимы разделительного вымораживания раствора гемоглобина, позволяющие почти в 4 раза повысить концентрацию сухих веществ при использовании двухступенчатой схемы.

Определены параметры сублимационной сушки концентрированного раствора гемоглобина, такие как температура нагрева, продолжительность и толщина слоя продукта, позволяющие повысить эффективность технологии.

Разработана технологическая схема получения продуктов гемоглобина: 16% раствор, 70% концентрат и сухой продукт. Определены физико-химические, орга-нолептические, теплофизические и микробиологические свойства данных продуктов. Установлены сроки и условия хранения, определена экономическая эффективность выработки продуктов гемоглобина.

Работа выполнена в рамках гранта на проведение научно-исследовательских работ по теме «Разработка технологии выделения гемоглобина из вторичного сырья мясной промышленности», договор № 57 от 02.09.2013 г.

Методология и методы исследования. При выполнении диссертационного исследования использовались как стандартные, общепринятые, так и оригинальные методики определения физико-химических, органолептических, микробиологических и других характеристик объекта исследований.

Положения, выносимые на защиту.

- технологические режимы разделительного вымораживания раствора гемоглобина в емкостном криоконцентраторе;

- параметры лиофилизации раствора гемоглобина;

- технология производства очищенного гемоглобина.

Степень достоверности и апробация работы. Основные положения диссертации получили одобрение на научно-практических конференциях, в том числе: на VIII международной научно-практической конференции «Стратегические вопросы мировой науки» (г. Пшемысль, 2012 г.), инновационном конвенте «Кузбасс: образование, наука, инновации» (г. Кемерово, 2012 г.), международной научно-практической конференции «Перспективные инновации в науке, образовании, производстве и транспорте 2012» (г. Одесса, 2012 г.), международной заочной научно-практической конференции «Наука и образование в жизни современного общества» (г. Тамбов, 2012 г.) и др.

ОСНОВНАЯ ЧАСТЬ

ГЛАВА 1 ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР

1.1 Применение крови убойных животных в пищевой промышленности и фармакологии

1.1.1 Пищевые продукты на основе крови убойных животных

Высокая биологическая ценность такого сырья как кровь убойных животных обусловлена наличием в ней широкого диапазона высокоусвояемых белковых веществ, по содержанию которых она может приравниваться к мясу, а также гормонов, ферментов, минеральных веществ и незаменимых аминокислот (таблица 1.1) [85]. В среднем цельная кровь различных видов убойных животных содержит от 16,4 до 18,9% белков, при этом порядка 60% приходится на долю гемоглобина. Все это является причиной широкого распространения крови в пищевой промышленности, использование данного вида сырья позволяет не только расширить ассортимент продукции, но и повысить его качественные показатели.

Таблица 1.1- Средний состав крови убойных животных, %

Компонент В цельной крови В плазме В эритроцитарной массе

Вода 79,0-82,0 91,0-92,0 59,0-63,0

Белки 16,4-18,9 6,8-7,3 30,3-32,7

Липиды 0,36-0,39 0,26-0,32 1,9-7,8

Прочие органические вещества 0,50-0,67 0,17-0,23

Минеральные вещества 0,8-0,9 0,85-0,87 0,7-1,0

Кровь и ее компоненты - плазма и форменные элементы нашли широкое внедрение при производстве различного рода мясопродуктов [27, 57]. При этом в зависимости от фракционного состава сырья используется цельная кровь, плазма, сыворотка и эритроцитарная масса.

Цельная кровь входит в рецептурный состав ряда кровяных колбас, мясных консервов, зельцев, пудингов и т.д. [4, 57, 108] При этом было установлено, что такие изделия по вкусовым свойствам не уступают аналогичным, изготовленным по традиционной рецептуре и при этом характеризуются меньшей себестоимостью. Осветленная цельная кровь является белковым обогатителем вареных колбас и паштетов. Включение в их рецептуру 2-6% осветленной крови позволяет избавиться от необходимости добавки говяжьего мяса.

Основной проблемой широкого применения цельной крови в пищевой промышленности является ее специфичный вкус и цвет, влияющие на органолепти-ческие показатели готового продукта [23]. В связи с этим целесообразно использовать эмульсии, в состав которых в различных соотношениях входят цельная кровь, жир, белковый препарат, обезжиренное молоко и вода. Объем таких эмульсий в мясопродуктах может составлять порядка 20-40% к массе основного сырья, что позволяет добиться повышения качественных показателей и структурно-механических свойств готового продукта [93].

С целью расширения области применения цельной крови разрабатываются все более новые методы ее осветления. Наиболее распространенным методом является добавление в кровь компонентов, маскирующих естественный цвет гемоглобина - яичный порошок, хлеб, соевый белок, вареное мясо, крупу и т.д. [108] К другим способам осветления крови относится обработка ультразвуком, осветление перекисью водорода, использование электролиза, расщепление белка гемоглобина и его разделение ультрафильтрацией [93].

Плазма ввиду отсутствия вышеперечисленных недостатков цельной крови является более распространенным сырьем пищевой промышленности, содержащим такие фракции белков как альбумины, глобулины и фибриноген. Однако ввиду отсутствия гемоглобина в плазме крови содержится всего 6-9% белка. Хи-

мический состав плазмы крови для разных видов животных представлен в таблице 1.2 [87].

Таблица 1.2- Химический состав плазмы крови убойных животных

Показатель Содержание составных частей, г/кг крови

Крупный рогатый скот Овцы Свиньи Лошади

Вода 913,64 917,44 917,61 902,05

Сухой остаток 86,36 82,56 82,39 97,95

в том числе: белки 72,15 67,5 87,74 84,24

углеводы 1,05 1,06 1,21 1,18

липидные компоненты 3,84 3,94 3,8 3,32

Общий фосфор 0,24 0,23 0,2 0,24

В том числе неорганический 0,08 0,07 0,05 0,07

Минеральные вещества 8,42 8,42 8,31 8,58

Биологическая ценность плазмы крови обусловлена тем, что белки, содержащиеся в ней, характеризуются уникальными функциональными свойствами [99]. Альбумины обладают пенообразующей и водосвязывающей способностью, глобулины являются хорошими эмульгаторами, фибриноген за счет возможности перехода в фибрин с образованием пространственного каркаса обладает способностью к гелеобразованию.

Вышеупомянутые свойства белков плазмы крови с успехом используются в пищевой промышленности для получения структурированных белковых и желейных продуктов, мясных эмульсий, вареных колбас, котлет, пельменей и т.д. [38] Установлено, что вкусовые характеристики продуктов с добавлением плазмы крови нисколько не уступают таковым, изготовленным по традиционной рецептуре. Плазма крови может выступать в качестве регулятора функциональных свойств низкосортного сырья, ингибитора окисления жиров, либо как заменитель

основного сырья. При высушивании плазмы крови получают светлый пищевой альбумин, который в кондитерской промышленности способен с успехом заменять яичный белок.

Плазма крови убойных животных лежит в основе производства белковых лечебно-профилактических продуктов питания, технология производства которых включает в себя получение устойчивых гелей структурообразованием белков плазмы крови и ферментативный гидролиз белков с последующей температурной обработкой [8, 46]. Биомодификация белков плазмы крови дает возможность производить функциональные продукты питания, аналогичные по свойствам кисломолочным и обладающие высокой биологической ценностью, безопасностью и хорошими качественными показателями [63]. Разработанная технология изготовления сухих фитоэкстрактов из плазмы крови животных применяется для получения функциональных напитков и при производстве сахаристых взбитых кондитерских изделий [101].

Известен способ производства белковых продуктов и жидких заквасок на основе