Разработка способа получения белков, структурирующих лед, для производства мороженого

Сущик, Валентина Геннадиевна

Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)

автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.07, диссертация на тему:Разработка способа получения белков, структурирующих лед, для производства мороженого

кандидата технических наук: Сущик, Валентина Геннадиевна
город: Москва
год: 2009
специальность ВАК РФ: 05.18.07
цена: 450 рублей

Диссертация по технологии продовольственных продуктов на тему «Разработка способа получения белков, структурирующих лед, для производства мороженого»

Автореферат диссертации по теме "Разработка способа получения белков, структурирующих лед, для производства мороженого"

На правах пукогшси

Сущик Валентина Геннадиевна

РАЗРАБОТКА СПОСОБА ПОЛУЧЕНИЯ БЕЛКОВ, СТРУКТУРИРУЮЩИХ ЛЕД, ДЛЯ ПРОИЗВОДСТВА МОРОЖЕНОГО

Специальность 05.18.07 — Биотехнология пищевых продуктов

1 9 НОЯ 2529

АВТОРЕФЕРАТ диссертации на соискание ученой степени кандидата технических наук

МОСКВА 2009

003483885

Работа выполнена на кафедре «Стандартизация, сертификация и управление качеством пищевых продуктов» Государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Московский государственный университет прикладной биотехнологии».

Научный руководитель:

Н. И. Дунченко,

доктор технических наук, профессор

Официальные оппоненты:

Ведущая организация:

В. И. Ганина,

доктор технических наук, профессор

Г. А. Донская,

доктор биологических наук

ГНУ «Всероссийский научно-

исследовательский институт

холодильной промышленности».

Защита диссертации состоится «27» ноября 2009 г. в 14 часов 30 минут на заседании диссертационного совета Д 212.149.01 при Государственном образовательном учреждении высшего профессионального образования «Московский государственный университет прикладной биотехнологии» (109316, Москва, ул. Талалихина, 33, конференц-зал).

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке МГУПБ.

Автореферат разослан » (Ж/гиШк^гш

г.

Ученый секретарь диссертационного совета кандидат технических наук, профессор

А.Г. Забашта

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность работы

Ежегодно объем производства мороженого в России растет и в 2008 году составил 364 тыс. тонн. Важной переменной при установлении цены на мороженое является качество, которое обусловлено, в первую очередь, составом и структурой. В процессе производства и хранения мороженого возможен рост кристаллов льда и развитие порока слабоснежистая структура. Употребление такого продукта сопровождается ощущением холода. При производстве мороженого применяют различные способы предотвращения роста кристаллов льда, такие как увеличение дозы вносимых в смесь стабилизаторов, понижение температуры мороженого на выходе из фризера до минус 12 °С. Недостатком первого способа является получение мороженого с рыхлой и тестообразной консистенцией, второго - увеличение затрат на большее охлаждение.

Большой вклад в теоретические и практические вопросы производства мороженого внесли ученые Ю. А. Оленев, А. А. Творогова, А. Г. Кладий, Н. В. Казакова, JI. Н. Соловьева, Н. И. Дунченко, В. Д. Косой, А. В. Егоров, R. Т. Marshall, Н. D. Goff, R. W. Härtel и др.).

Впервые белки, структурирующие лед, были обнаружены в тканях арктических рыб, затем в различных растениях, таких как морковь, брюссельская капуста, а также в насекомых и грибах. Белки-антифризы, полученные из различных источников, различаются по молекулярной массе, которая находится в пределах от 6 до 33 кДа. Главной отличительной способностью белков, структурирующих лед, является ингибирование роста кристаллов льда. Исследованию механизма взаимодействия белков - антифризов с кристаллом льда посвящены фундаментальные и прикладные работы в области биотехнологии (Р. F. Scholander, С. A. Knight, A. L. De Vries, W. С. Hon, М. Gryffith, G. L. Fletcher, C. L. Guy, T. Kuroda, M. Smallwood, J.A. Raymond, P. L. Davies, C. L. Hew, H. D. Goff и др.).

Изучение состава и свойств отечественного растительного сырья на наличие белков, структурирующих лед, разработка способов их выделения и применение в производстве пищевых продуктов, в частности для ингибирования роста кристаллов льда в мороженом, позволяет считать данное научное направление диссертационной работы актуальным.

Цель работы — разработка способа получения белков, структурирующих лед, из отечественного растительного сырья путем научного обоснования режимов выделения.

Рабочая гипотеза - особенности произрастания и адаптация в условиях низких температур средней полосы России позволили предположить наличие криопротекторных свойств у белков, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи.

Основные задачи:

- обосновать выбор отечественных растительных источников;

- исследовать динамику накопления белков в растительных источниках и установить рациональные режимы производства сырья;

- изучить фракционный состав белков, выделенных из растительного сырья;

- научно обосновать режимы и условия выделения белков, структурирующих лед из растительного сырья;

исследовать криопротекторную способность выделенных белков, структурирующих лед;

- разработать способ выделения белков, структурирующих лед, из растительного сырья;

- установить рациональные дозы и способы введения полученных экстрактов белков, структурирующих лед, при производстве мороженого;

- разработать технологию производства мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, и провести комплексную оценку качества и безопасности на конец срока годности;

разработать комплект технической документации на технологию производства мороженого.

Научная новизна

Обоснован выбор растительных источников сырья для получения белков, структурирующих лед, с учетом условий произрастания.

Изучена динамика накопления и фракционный состав белков в растительных источниках и установлено, что в экстрактах из листьев озимой ржи, подвергнутых закаливанию при температуре минус 5 °С, на 39 сутки отмечена максимальная концентрация белков с молекулярными массами 18; 25; 26; 27; 30; 32; 33; 35; 37; 95 кДа, равная 0,48±0,05 мг/мл. В клубнях топинамбура, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в полевых условиях, концентрация белка с молекулярной массой 15 кДа составила 0,97±0,05 мг/мл при среднемесячной температуре произрастания минус 14,5 °С. Подтверждено наличие белков, структурирующих лед, молекулярная масса которых находится в пределах от 6 до 33 кДа.

Научно подтверждена целесообразность использования клубней топинамбура, собранных в период с октября по апрель, а листьев озимой ржи, подвергнутых закаливанию при температуре минус 5 °С, начиная с 30 суток.

Научно обоснованы и экспериментально подтверждены режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура: размер измельченных частиц 0,5 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция 5%-м раствором ЫаС1 в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Для листьев озимой ржи режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, составили: размер измельченных частиц 1 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция дистиллированной водой в течение 0,5 часа при периодическом перемешивании.

Установлено, что белки, выделенные из клубней топинамбура 5%-м раствором №С1 и белки, выделенные из листьев озимой ржи дистиллированной водой, обладают криопротекторной способностью.

Определены рациональные дозы и стадии внесения экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, в мороженое, которые составили соответственно 0,07 и 0,09 %.

Практическая значимость диссертации

Разработан способ получения белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура.

Разработана и утверждена техническая документация на мороженое (ТУ 9228-059-02068640-09, ТИ 9228-001-02068640-09).

Экспериментальные препараты белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, апробированы в технологии мороженого в условиях ООО «Озерский молочный комбинат».

Рассчитана экономическая эффективность от внедрения результатов исследования в производство. Дополнительная прибыль на 1 т мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, составила 6,25 тыс. руб.

Поданы две заявки на изобретение «Способ получения экстракта белка, структурирующего лед, из клубней топинамбура» и «Композиция для производства молочного мороженого».

Апробация результатов исследования

Основные положения и результаты исследований доложены и представлены на Международном симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные» (Москва, 2007), VI Международной научной конференции «Живые системы и биологическая безопасность населения» (Москва, 2007), Международной научно-практической конференции «Безопасность питания: проблемы, пути и способы решения» (Коломна, 2007), Международной научно-практической конференции «Биотехнология. Вода и пищевые продукты» (Москва, 2008), V Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2009).

Работа отмечена медалью и дипломом на V Московском международном конгрессе «Биотехнология: состояние и перспективы развития» (Москва, 2009), удостоена гранта и грамоты в конкурсе 2008 года ассоциации «Университетский комплекс прикладной биотехнологии».

Публикации

По основным материалам исследований опубликовано 11 печатных работ, 1 из которых опубликована в журнале, рекомендованном ВАК РФ, и 2 - в центральных изданиях.

Структура и содержание работы

Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав, выводов, списка использованной литературы, содержащего 203 источника информации, в том числе 113 зарубежных авторов. Основная часть работы изложена на 127 страницах, содержит 14 таблиц, 85 рисунков и 11 приложений.

СОДЕРЖАНИЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Во введении сформулированы актуальность темы диссертационной работы, цель и задачи собственных исследований, научная новизна и практическая значимость.

В первой главе диссертационной работы приведен анализ научно-технической и патентной литературы. Дан обзор состояния рынка мороженого. Рассмотрены пороки структуры и консистенции мороженого, механизм структурообразования в мороженом. Значительное место уделено физико-химическим свойствам белков, структурирующих лед, выделенных из различных источников. Приведен механизм образования кристаллов льда с применением белков, структурирующих лед.

Во второй главе экспериментальной части представлены: организация постановки эксперимента (рис. 1), характеристики объектов исследования, общие и специальные методы исследования.

В качестве объектов исследования использовали клубни топинамбура сорта «Интерес» и листья озимой ржи сорта «Альфа».

2,3 Обоснование выбора отечественных растительных источников

1,2,3 Исследование динамики накопления и фракционного состава белков в растительных источниках и разработка рекомендаций по подбору условий производства растительных источников

Определение основных параметров выделения белков, структурирующих лед, из растительного сырья

( > 2, 3, 4,

5,7,8 -продолжительность процесса -температура

-гидромодуль - степень измельчения

4,5

Исследование криопротекторной способности белков, структурирующих лед, выделенных из растительного сырья

Разработка способов выделения белка, структурирующего лед, из растительного сы{

Выбор рациональных доз и способа введения экстрактов белков, структурирующих лед, при производстве мороженого

Разработка технологии производства мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, и проведение комплексной оценки качества на конец срока

годности

1 - молекулярно-массовое распределение

2 - содержание растворимого белка

3 - содержание общего белка

4 - содержание кристаллов льда

Рис. 1 Общая схема эксперимента

5 - размеры кристаллов льда

6 - взбитость

7 - доза белка, структурирующего лсд

8 - температура

9 - предельное напряжение сдвига 10- вязкость

11 - микробиологические показатели

12 - показатели безопасности

13 - органолептические показатели

Молекулярно-массовое распределение белков, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, исследовали методом БОБ электрофореза в 10%-м полиакриламидном геле. Общее содержание белка определяли по методу Къельдаля. Количество растворимого белка исследовали по методу М. Брэдфорда. Акклиматизацию клубней топинамбура в низкотемпературных условиях проводили в полевых условиях, листьев озимой ржи - по методике И.И. Туманова Микроскопическое исследование морфологии кристаллов льда проводили по методике Ь. 3. Вуавв. Динамическую вязкость смеси мороженого определяли с помощью вискозиметра Гепплера. Органолептическую оценку качества мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, выполняли с использованием профилограмм.

Повторность опытов 3-5-кратная. Полученные экспериментальные данные обрабатывали методами математической статистики с использованием персонального компьютера Реп1дит-4 с помощью программы 81ай5Нка 7.

РЕЗУЛЬТАТЫ ИССЛЕДОВАНИИ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ (Главы третья - пятая)

Исследование динамики накопления белков в растительном сырье, подвергнутом низкотемпературной акклиматизации

Исследование динамики накопления белков в клубнях топинамбура и листьях озимой ржи проводилось с целью определения рациональных условий их производства.

Динамику накопления белков в клубнях топинамбура, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в полевых условиях, изучали с мая по апрель в течение трех лет. Результаты исследования представлены за 2007 год на рис. 2.

3 «з

Ш е

в г.ь

В-

•О ,с> ,о>

.о „о „о „с

5>* чя>">

,с> .О

Среднемесячная температура за 2007 год, "С Рис. 2. Динамика накопления белков в клубнях топинамбура в течение года

Установлено, что в клубнях топинамбура с мая по июль при повышении среднемесячной температуры от 12,8 до 18,4 °С накопление белка не отмечалось и его содержание в экстрактах составляло 0,1±0,05 мг/мл.

С августа по февраль в клубнях топинамбура в результате снижения среднемесячной температуры от 16,4 до минус 14,5 °С наблюдалось увеличение содержания экстрагируемого белка от 0,25±0,06 до 0,97±0,05 мг/мл. Визуальный осмотр клубней топинамбура свидетельствовал о том, что в них отсутствовали признаки физического повреждения растительных клеток кристаллами льда.

С марта по май в клубнях топинамбура при повышении среднемесячной температуры от минус 2,4 до 6,3 °С наблюдалось снижение содержания растворимого белка от 0,68±0,15 до 0,11±0,04 мг/мл (рис. 2).

Листья озимой ржи закаливали при температурах 2 °С в течение первых 9 суток и при минус 5 °С в период с 10 до 45 сутки по методу Туманова И.И (рис. 3). Повторность опытов пятикратная.

Рис. 3. Динамика накопления белков в листьях озимой ржи, подвергнутых закаливанию при низких температурах

Установлено незначительное увеличение содержания экстрагируемого белка от 0,05±0,005 до 0,09±0,005 мг/мл с 1 по 9 сутки и накопление белка от 0,09±0,005 до 0,48±0,05 мг/мл за период с 10 по 45 сутки. Отмечено, что увеличение содержания растворимого белка наблюдалось именно в условиях низких минусовых температур, максимальное содержание отмечено на 39 сутки низкотемпературной акклиматизации.

Изучение фракционного состава белков, выделенных из растительного сырья, подвергнутого низкотемпературной акклиматизации

Для изучения молекулярно-массового распределения белков, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, было использовано электрофоретическое разделение в 10%-м полиакриламидном геле в присутствии додецилсульфата натрия.

На рис. 4, 5 представлены результаты электрофоретического разделения белков, выделенных из листьев озимой ржи и клубней топинамбура.

50 кДа— 3 7 кДа-

25 кДа-

1 2

Рис. 4. Результаты электрофоретического разделения белков, экстрагированных

из листьев озимой ржи

1 - стандартные белки с известной молекулярной массой;

2 - белки, экстрагированные из листьев озимой ржи, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в течение 45 дней.

25 20 15

1 2 3 4 5 б 7 8 9 10 11 12 13 Рис. 5. Результаты электрофоретического разделения белков, экстрагированных из клубней топинамбура с мая по апрель

1 - стандартные белки с известной молекулярной массой;

2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13 - белки, экстрагированные из клубней топинамбура в мае, июне, июле, августе, сентябре, октябре, ноябре, декабре, январе, феврале, марте и апреле соответственно.

В результате электрофоретического разделения белков, выделенных из клубней топинамбура в период с мая по апрель, обнаруживался низкомолекулярный белок массой 15 кДа. В листьях озимой ржи, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в течение 45 дней, были найдены белки с молекулярными массами 18; 25; 26; 27; 30; 32; 33; 35; 37; 95 кДа.

Согласно литературным данным, белки, структурирующие лед, полученные из различных источников, различаются по молекулярной массе, которая находится в пределах от 6 до 33 кДа. Это хорошо согласуется с полученными данными и позволяет предположить наличие у выделенных белков криопротекторной способности.

Таким образом, при разработке способа получения белков, структурирующих лед, из растительного сырья необходимо использовать клубни топинамбура, собранные в период с октября по апрель, и листья озимой ржи, подвергнутые закаливанию при температуре минус 5 °С, начиная с 30 суток. Таким образом, научно подтверждена целесообразность использования выбранных растительных источников.

Исследование криопротекторной способности белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи при различных температурных режимах выделения

Экстракцию белка проводили по методике XV. С. Ноп при температурах 1; 5; 10 и 20 °С.

Микроскопическое исследование кристаллов льда проводили по методике Ь. .1. Вуавз. Для исследования готовились контрольные и модельные образцы. Контрольные образцы содержали 30%-й раствор сахарозы. Модельные образцы представляли собой раствор выделенного белка, содержащий 30%-й сахарозы. Образцы замораживали до температуры минус 70 °С со скоростью замораживания 30 °С/мин, затем нагревали до температуры минус 6 °С со скоростью нагревания 2 °С/мин. При достижении температуры минус 6 °С проводилось микроскопическое исследование размеров сформированных кристаллов льда. О потере криопротекторной способности выделенных белков судили по образованию кристаллов льда одинакового размера в контрольных и модельных образцах.

В контрольных образцах 42±1,2 % кристаллов льда имели размеры 35-45 мкм и только 3±1,5 % — размер 15-25 мкм (рис. 6). В модельных образцах, содержащих белки, экстрагированные из растительного сырья при температуре 20 °С, были образованы кристаллы льда размерами 21-27 мкм (рис. 7, 8). В образцах, содержащих белки, выделенные из клубней топинамбура при температурах 1 и 5 °С, отмечено образование кристаллов размерами 7-13 мкм при соответствующем процентном содержании 47±1,3 и 50±0,7 %. Кристаллы льда размерами 14-20 мкм были образованы в модельных образцах, содержащих белки, экстрагированные из листьев озимой ржи при температурах 1 и 5 °С. Наименьшие размеры кристаллов льда 4-7 мкм при процентном содержании 47±2 % отмечены в модельных образцах, содержащих белки, полученные из клубней топинамбура при температуре 10 °С. В образцах, содержащих белки, выделенные из листьев озимой ржи при температуре 10 °С, 55±1,5 % кристаллов имели минимальные размеры 7-13 мкм.

Полученные результаты свидетельствуют о потере криопротекторной способности белков, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи при

температуре 20 °С. Установлено, что способность ингибировать рост кристаллов льда наблюдалась только в образцах белков, экстрагированных при температурах 1; 5 и 10 °С, причем наилучшие результаты получены при температуре 10 °С (рис. 7, 8). Микроструктура полученных кристаллов льда представлена на рис. 9.

^ со

I" 2

^ с

о 4

о из

40 35 30 25 20 15 10 5 0

-1 I ■ ■ -

25-35 35-45 45-55 55-65 65-75 75-85 Размеры кристаллов льда, мкм

л> 60

я «3 И # С! 50

Си « о С? « 40 30

1> О

о 20

я н 10 0

й> а о | я &

Рис. 6. Распределение^ристаллов льда в 30%-м растворе сахарозы (контрольный образец)

и «0

X • ,о

О 4 50

1) § Й 40

о И

<г> с о § с 30

Я И о 20

Я о,

С-, И 1!)

4= 1 С 4=5 С 4=10 4=20 С

4-7 7-13 14-20 21-27 27-33 Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 7. Распределение кристаллов льда по размерам в модельных образцах, содержащих белки, выделенные из клубней топинамбура при температурах 1; 5; 10 и 20 °С

■4=5 С

■4=10 С

ш1=20 С

1-3 4.7 7-13 14-20 21-27 27-33 Размеры кристаллов льда, мкм

■ 1=1 С

Рис. 8. Распределение кристаллов льда по размерам в модельных образцах, содержащих бе выделенные из листьев озимой ржи при температурах 1; 5; 10 и 20 °С

Ж 3 и

Рис. 9. Микроструктура кристаллов льда при увеличении х400 :

А - 30%-й раствор сахарозы; Б, Г, Е, 3 - 30 % раствор сахарозы, содержащий белок, выделенный из клубней топинамбура при температурах соответственно 20; 10; 5; 1 °С; И, Ж, Д, В - 30%-й раствор сахарозы, содержащий белок, выделенный из листьев озимой ржи при температурах соответственно 1; 5; 10 и 20 °С

Определение рациональной степени измельчения листьев озимой ржи и клубней

топинамбура

Целью исследования являлось определение рациональной степени измельчения листьев озимой ржи и клубней топинамбура. Нами выбрана степень измельчения от ОД до 5,0 мм с шагом 0,5 мм.

Результаты исследования представлены в табл. 1.

Таблица 1

Влияние степени измельчения клубней топинамбура и листьев озимой ржи на степень экстракции белка из растительного сырья

Степень измельчения, мм Степень экстракции белка, %

Листья озимой ржи Клубни топинамбура

5,0 1,0±0,2 2,5±0,4

4,5 1,5±0,4 3,0±0,6

4,0 2,0±0,7 3,5±0,6

3,5 2,45±0,90 4,0±0,8

3,0 3,3±0,8 4,5±0,7

2,5 3,75±1,00 5,0±0,9

2,0 4,2±1,1 5,5±1,0

1,5 4,6±1,0 6,0±1,0

1,0 5,0±1,2 6,5±1,1

0,5 5,1±1,2 7,0±1,4

0,1 5,1±1,1 7,1±1,1

Установлено, что при уменьшении степени измельчения листьев озимой ржи от 5,0 до 1,0 мм степень экстракции белка увеличивается соответственно от 1±0,2 до 5,0±1,2 %. Измельчение клубней топинамбура от 5,0 до 0,5 мм привело к увеличению степени экстракции белка от 2,5±0,4 до 7,0±1,4 %. При дальнейшем уменьшении степени измельчения клубней топинамбура и листьев озимой ржи степень экстракции белка не увеличилась.

Рациональная степень измельчения растительного сырья составила для листьев озимой ржи 1,0 мм, для клубней топинамбура - 0,5 мм.

Выбор экстрагента и условий экстракции белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура

Целью исследования являлось изучение влияния концентрации экстрагента, температуры, гидромодуля и продолжительности экстракции на степень экстракции белка, структурирующего лед, из растительного сырья.

В качестве экстрагентов были выбраны дистиллированная вода; 3-, 5- и 9%-й раствор NaCl; 0,1; 0,5 и 1 М раствор NaOH. Время экстракции составило 0,5; 0,75; 1; 1,25; 1,5; 1,75 и 2 ч, температура экстракции белка - 1, 5 и 10 °С. Гидромодуль экстракции: 1:4; 1:7; 1:10; 1:13; 1:16 и 1:19.

Результаты исследования представлены на рис. 10-12.

is к ы и

«I -о,

о «

m л

CD С и

1,5 часа

1:04 1Ю7 зло

"1 -—г——-( 0,17 часа 1:13 1:16 1-ю

Рис. 10. Зависимость степени экстракции водой белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи от гидромодуля и времени экстракции при температуре 10 °С

■ 30-40 в 20-30 я 10-20

■ 0-10

1:04 1:07 i-in , ,,

J-J.U 1.13 i;i6 1;1g

Гидромодуль экстракции

0,17 часа

Рис. 11. Зависимость степени экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинам( 5% раствором N«01 от гидромодуля и времени экстракции при температуре 10 °С

Рис. 12. Зависимость степени экстракции белков, структурирующих лед из листьев озимой ржи 1 М раствором N8011 от гидромодуля и времени экстракции при температуре 10 °С

Были установлены режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура: размер измельченных частиц 0,5 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, экстракция 5%-м раствором ЫаС1 в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Для листьев озимой ржи режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, составили: размер измельченных частиц 1 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, экстракция дистиллированной водой в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании.

Степень экстракции белка из клубней топинамбура 5%-м раствором №0 составила 32,5±1,2 %. Степень экстракции белка из листьев озимой ржи водой и 1 М раствором ЫаОН составила соответственно 30,5±1,4 и 40±0,8 % (рис. 10-12).

Выбор кратности экстракции белков, структурирующих лед, из листьев озимой

ржи и клубней топинамбура

При экстракции белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура наблюдаются потери белка в связи с тем, что часть белка остается во влажном осадке, выпадающем после центрифугирования. Для предотвращения этого нами проведены исследования трехкратной экстракции белка из растительного сырья. Вторая экстракция заключалась в том, что после первой экстракции и отделения экстракта белка, к влажному сырью добавлялся свежий раствор экстрагента объемом, равным количеству удаленного экстракта. Аналогично проводили третью экстракцию.

Экстракцию белков из клубней топинамбура проводили 5%-м раствором ИаС1, из листьев озимой ржи - дистиллированной водой и 1 М раствором №ОН. Условия экстракции были следующие: температура экстракции 10 °С, продолжительность экстракции 0,5 ч и гидромодуль 1:16.

Установлено, что целесообразно проводить двукратную экстракцию белка из растительного сырья. В результате двукратной экстракции из клубней топинамбура 5%-м раствором №С1 экстрагируется 47,5±1,5 % белка, а из листьев озимой ржи водой и 1 М раствором ИаОН - 49,5±0,7 и 65±1,1 % белка (рис. 13).

а а я

50 1' / / 40 -т / /

зо ¥ /А 20 *

10 .........г-

1:04 1:07 1:Ю 1:13 1:16 ^ Гидромодуль экстракции

0,17 часа

■ 40-50

■ 30-40 в 20-30 И 10-20

Кратность экстракции ш дистиллированная вода (листья пророщенной ржи) ш 5% раствор !ЧаС1 (клубни топинамбура) т 1 М раствор ЫаОН (листья пророщенной ржи)

Рис. 13. Влияние трехкратной экстракции на степень экстракции белка из клубней топинамбура и листьев озимой ржи различными экстрагентами

Исследование криопротекторной способности белков, структурирующих лед, выделенных различными экстрагентами из клубней топинамбура и листьев

озимой ржи

Следующим этапом работы являлось исследование криопротекторной способности белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура 5%-м раствором ЫаС1 и листьев озимой ржи дистиллированной водой и 1 М раствором ЫаОН. Полученные белковые экстракты концентрировали с помощью центрифужного фильтрационного устройства Л^уаэрщ 2. Микроскопическое исследование кристаллов льда проводили по методике Ь.]. Вуавв.

Установлено, что 42±1,3 % кристаллов льда, образованных в 30%-м растворе сахарозы, имели средние размеры 35-45 мкм и 3±0,5 % имели средние минимальные размеры, равные 15-25 мкм (рис. 6). В модельных образцах, содержащих белки, выделенные 5 %-м раствором №аС1 из клубней топинамбура, 50±0,7 % кристаллов льда имели размеры 8-12 мкм, 2±0,4 % не превышали 26-30 мкм (рис. 14). В результате сравнения контрольных и модельных образцов, можно сделать вывод, что белки, выделенные из клубней топинамбура 5%-м раствором ЫаС1, обладают криопротекторной способностью.

к К

п - V'.

а I

о (П

.» о

° 5

в §

К о

о к о.

° К

О. Л

ьо 50 40 30 М 10 О

: 11 , -

№ 13-17 16-20 13-22 23-27 26-30

Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 14. Процентное распределение диаметров кристаллов льда в модельном образце, содержащем белки, выделенные 5%-м раствором из клубней топинамбура

1СН20

20-30

30-35

35-40

45-55

55-©

65-75

Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 15. Процентное распределение диаметров кристаллов льда в модельном образце, содержащем белок, выделенный 1 М раствором №ОН из листьев озимой ржи

К о

а «

? с.

БО М 40 30 20 10 О

шт ¿"Л".

......к

1 1

Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 16. Процентное распределение диаметров кристаллов льда в модельном образце, содержащем белок, выделенный водой из листьев озимой ржи

Из рис. 15 видно, что 35±1,7 % кристаллов льда, образованных в модельных образцах, содержащих белки, выделенные 1 М раствором ЫаОН из листьев озимой ржи, имели средние размеры 30-35 мкм, что позволяет сделать вывод о потере криопротекторной способности. В модельных образцах, содержащих белки, выделенные дистиллированной водой из листьев озимой ржи, средние минимальные размеры кристаллов льда составили 10-15 мкм при максимальном процентном содержании - 57±1,4 % (рис. 16). Полученные данные свидетельствовали о сохранении криопротекторной способности белков, выделенных из листьев озимой ржи дистиллированной водой. Белок, выделенный из листьев озимой ржи 1 М раствором ИаОН, криопротекторной способностью не обладал предположительно из-за химической деструкции белка, обусловленной воздействием щелочи.

Разработка способа выделения белков, структурирующих лед, из растительного сырья и изучение показателей качества белковых экстрактов

На основании проведенных исследований был разработан способ выделения белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура и листьев озимой ржи. На рис. 17 и 18 представлен способ выделения белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура и листьев озимой ржи.

Проращивание семян озимой ржи в течение 9 дней при температуре 2 °С и 30 дней при температуре минус 5 °С

Сбор, промывка и измельчение листьев ржи Размер измельченных частиц=1,0 мм, t= 10 °С

Двукратная экстракция белка, структурирующего лед, дистиллированной водой при периодическом перемешивании гидромодуль 1:16 т=0,5 ч t= 10 °С

Центрифугирование 20 мин

| Твердый остаток (с.-х. корм) v= 8000 об/мин

белкового раствора

Белковый экстракт II* ---- t= 10 °С

Ультрафильтрация белкового экстракта Полиэфирсульфоновая мембрана Пористость 0,2 мкм, t = 10 °С

Замораживание белкового экстракта Пакет для замораживания объемом 1 л t= минус 30 °С

Замороженный белковый экстракт t = минус 18 °С Срок хранения 12 месяцев

Рис. 17. Способ выделения белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи

Рис 18. Способ выделения белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура Озимую рожь проращивали в течение 9 дней при температуре 2 °С и 30 дней при температуре минус 5 °С. Затем листья ржи собирали, промывали и измельчали до получения частиц размером 1,0 мм, двукратно экстрагировали дистиллированной водой при гидромодуле 1:16, температуре 10 °С в течение 0,5 ч при периодическом

перемешивании. Полученный белковый раствор центрифугировали при 8000 об/мин в течение 0,33 ч. Затем супернатант подвергали ультрафильтрации при температуре 10 °С через полиэфирсульфоновую мембрану пористостью 0,2 мкм и замораживанию при температуре минус 30 °С.

Выращенный топинамбур в полевых условиях собирали в период с октября по апрель в бумажные мешки. Далее клубни подвергали очистке и измельчению до получения частиц размером 0,5 мм, двукратно экстрагировали 5%-м раствором №С1 при гидромодуле 1:16, температуре 10 °С в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Полученный белковый раствор центрифугировали при 8000 об/мин в течение 0,33 ч. Затем супернатант подвергали ультрафильтрации при температуре 10±1 °С через полиэфирсульфоновую мембрану пористостью 0,2 мкм и замораживанию при температуре минус 30 °С.

В табл. 2 представлены показатели качества белковых экстрактов, полученных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи.

Полученные лабораторные образцы белковых препаратов представляли собой жидкие белковые экстракты без запаха с нейтральным вкусом.

Таблица 2

Показатели качества белковых экстрактов, выделенных из растительного сырья

Показатель качества Значение показателя в экстрактах:

Из клубней топинамбура Из листьев озимой ржи

Массовая доля белка, % на с.в. сырья 30,0±0,9 26,6±0,5

Массовая доля жира, % на с.в. сырья 0,50±0,03 0,70±0,04

С.в. экстракта, % 3,0±0,2 2,6±0,1

РН 6,0±0,5 6,1±1,2

Плотность, кг/м3 1,015±0,050 1,005±0,060

Вязкость, мПа*с 1,21±0,15 1,17±0,10

Разработка технологии мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи

Исследование совместного влияния стабилизатора и пищевых волокон на структурно-механические свойства мороженого

Нами была разработана технология производства молочного мороженого с пищевыми волокнами Vitacel HF 200 (ТУ 9228-059-02068640-09). Для регулирования процесса структурообразования в мороженом была произведена частичная замена стабилизатора Cremodan SE 40 препаратом пищевых волокон Vitacel HF 200.

Дозы внесения пищевых волокон, вносимых в смесь мороженого, составляли от 0,5 до 1,5 % с шагом 0,5 %. Доза стабилизатора - от 0,035 до 0,055 с шагом 0,01 %.

В результате обработки данных полного факторного эксперимента получено уравнение регрессии (1), адекватно описывающее зависимость изменения взбитости мороженого от дозы стабилизатора и дозы пищевого волокна Vitacel HF 200:

Z=29,8+10,62x+1753,ly-0,2x2-67,5xy-13222,2y2 (1)

где Z - взбитость мороженого, %, х -доза ПВ, %, у -доза стабилизатора, %.

Нормируемый показатель взбитости молочного мороженого 84 % обеспечивался сочетанием дозы стабилизатора Cremodan SE 40, равной 0,034 % и дозы пищевого волокна Vitacel HF 200 - 1,2 % (рис. 19).

Молочное мороженое с пищевыми волокнами Укасе1 НР 200 (далее -мороженое) обладало чистым, характерным для данного вида вкусом и запахом, плотной и неоднородной консистенцией, обусловленной наличием ощутимых кристаллов льда.

Рис. 19. Поверхность отклика влияния дозы стабилизатора Cremodan SE 40 и дозы пищевых волокон Vitacel HF 200 на взбитость

Для устранения порока структуры мороженого нами были использованы экстракты белков, структурирующих лед, выделенных из растительного сырья.

Определение дозы и стадии введения экстрактов белков, структурирующих лед,

в мороженое

Цель данного этапа работы заключалась в определении дозы и стадии введения ■ экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи в мороженое с целью повышения органолептических ! показателей.

Проведено исследование влияния температуры пастеризации на криопротекторную способность экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи. Модельные образцы, содержащие экстракты белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи подвергали нагреванию до температуры 80 °С и выдержке в течение 20 с (рис. 20).

Установлено, что пастеризация при указанных условиях не снижает криопротекторной способности экстрактов белков, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи (см. рис. 20).

Рис. 20. Микроструктура кристаллов льда при увеличении х400:

А и В - модельные образцы, содержащие экстракты белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура, не подвергнутые и подвергнутые пастеризации соответственно; Б и Г - модельные образцы, содержащие экстракты белков, структурирующих лед, выделенных из листьев озимой ржи, не подвергнутые и подвергнутые пастеризации соответственно.

Таким образом, введение белков, структурирующих лед, в мороженое целесообразно проводить на стадии составления смеси.

На основе данных немногочисленных исследований в этой области и собственных предположений диапазон внесения белков, структурирующих лед, в замороженные продукты составляет от 0,00005 до 0,3 %.

Нами был выбран диапазон внесения белков от 0,01 до 0,11 % с шагом 0,02 %.

В контрольном образце после закаливания 50±1,6 % кристаллов льда имели размеры 35-40 мкм (рис. 21).На основании полученных данных были определены рациональные дозы внесения экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из растительного сырья, в мороженое, обеспечивающие получение органолептически неощутимых кристаллов льда (рис. 22, 23). Доза внесения экстракта белков, структурирующих лед, полученных из клубней топинамбура, составила 0,07 %. Данная доза обеспечивала получение кристаллов льда после закаливания мороженого размерами 16-20 мкм при процентном содержании 60±0,8 % (рис. 22). Рациональная доза внесения экстракта белков, выделенных из листьев озимой ржи, составила 0,09 %. Данная доза обеспечивала получение в мороженом после закаливания кристаллов размерами 18-25 мкм при процентном содержании 55±1,4 % (рис. 23).

Исследование микроструктуры кристаллов льда в контрольном образце и мороженом с экстрактами белков, структурирующих лед, подтвердили полученные данные и представлены в диссертации.

Срок годности мороженого согласно ГОСТ Р 52175-2003 «Мороженое молочное, сливочное и пломбир. Технические условия», составляет 6 месяцев при температуре минус 18 °С. Проведены исследования распределения размеров кристаллов льда в контрольном образце и мороженом с рациональными дозами экстрактов белков, структурирующих лед, в конце срока годности. Размеры кристаллов льда в контроле в конце срока годности составили 45-50 мкм при процентном содержании 55±1,2 %.

В мороженом с экстрактом белков, выделенных из клубней топинамбура, 50±0,7 % кристаллов льда имели размеры 20-25 мкм, а в мороженом с экстрактом белков, выделенных из листьев озимой ржи, 47±1,6 % кристаллов льда обладали размерами 25-30 мкм.

р й ч

М С

Я" ¡=5

£ ЕЗ

ж г* ^

С 8 Щ

50 40 30 20 10

- 1Ш1

о ■ 1 1 г.

10-15 15-20 25-30 30-35 35-40 40-45 Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 21. Распределение размеров кристаллов льда в мороженом

О' 60 -

Ф Г!

-и Г 40 -

а. и и § ?П -

ч ь

о о Н о

к Л 0

1»

■ 0,11%

■ 0,09% 0,07%

□ 0,05%

■ 0,03% •в 0,01%

5-9

8-12

16-20 18-28 35-40 Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 22. Распределение размеров кристаллов льда в мороженом с экстрактом белков, структурирующих лсд, выделенных из клубней топинамбура

4-10

10-18

18-25

25-33

35-40

■ 0,11% я 0,09% 0 0,07% ■ 0,05% Ш 0,03% □ 0,01%

Размеры кристаллов льда, мкм

Рис. 23. Распределение размеров кристаллов льда в мороженом с экстрактом белков, структурирующих лед, выделенных из листьев озимой ржи

Таким образом, рациональные дозы внесения в мороженое экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, составили соответственно 0,07 и 0,09 %. Внесение белков проводится на стадии составления смеси мороженого.

Исследование органолептических показателей мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед

Целью исследования являлось изучение органолептических показателей мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи.

Диапазон внесения экстрактов белков составил от 0,01 до 0,11 с шагом 0,02%.

Из рис. 24, 25 видно, что по органолептическим показателям наивысшими оценками обладало мороженое с экстрактом белков, структурирующих лед, выделеных из клубней топинамбура, дозой 0,07 % и мороженое с экстрактом белков, структурирующих лед, выделенных из листьев озимой ржи, дозой 0,09 %.___

-♦—Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,01%" -в- Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,03% Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,05% -—-Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,07% —— Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,09% -«"Концентрация

белков, структурирующих

лед, 0,11%

Рис. 24. Профилограмма мороженого с экстрактом белков, структурирующих лед,

_полученных из клубней топинамбура_

—♦-Концентрация

белков, структури рующих лед, 0,01% -в- Концентрация

белков, структурирующих лед, 0,03% —Концентрация

белков, структурирующих лед, 0,05% -г— Концентрация

белков, структурирующих лед, 0,07% —^-Концентрация

белков, структурирующих лед, 0,09% —•—Концентрация

белков, структурирующих лед, 0,11%

Рис. 25. Профилограмма мороженого с экстрактом белков, структурирующих лед, полученных из листьев озимой ржи.

Показатели качества мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, после закаливания соответствуют требованиям ФЗ № 88 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

Дополнительная прибыль на 1 т мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, составила 6,25 тыс. руб.

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Обоснован выбор растительных источников сырья для получения белков, структурирующих лед, с учетом условий произрастания.

Плотная

Растительный привкус

Плотная

Растительный привкус

95 кДа, равная 0,48±0,05 мг/мл. В клубнях топинамбура, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в полевых условиях, концентрация белка с молекулярной массой 15 кДа составила 0,97±0,05 мг/мл при среднемесячной температуре произрастания минус 14,5±1,6 °С. Подтверждено наличие белков, структурирующих лед, молекулярная масса которых находится в пределах от 6 до 33 кДа.

3. Научно подтверждена целесообразность использования клубней топинамбура, собранных в период с октября по апрель, а листьев озимой ржи, подвергнутых закаливанию при температуре минус 5 °С, начиная с 30 суток.

4. Научно обоснованы и экспериментально подтверждены режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура: размер измельченных частиц 0,5 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция 5%-м раствором №С1 в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Для листьев озимой ржи режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, составили: размер измельченных частиц 1 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция дистиллированной водой в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании.

5. Установлено, что белки, выделенные из клубней топинамбура 5%-м раствором №С1, и белки, выделенные из листьев озимой ржи дистиллированной водой, обладают криопротекторной способностью.

6. Разработан способ получения белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура.

7. Определены рациональные дозы и стадии внесения экстрактов белков, структурирующих лед, выделенных из клубней топинамбура и листьев озимой ржи, в мороженое, которые составили соответственно 0,07 и 0,09%.

8. Разработана и утверждена техническая документация на мороженое (ТУ 9228-059-02068640-09, ТИ 9228-001-02068640-09).

9. Рассчитана экономическая эффективность от внедрения результатов исследования в производство. Дополнительная прибыль на 1 т мороженого с экстрактами белков, структурирующих лед, составила 6,25 тыс. руб.

По материалам диссертации опубликованы следующие работы:

1. Дунченко Н. И. Мороженое, обогащенное пищевыми волокнами / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик, С. Н. Сулимина // Пищевая промышленность. - 2008. - №1. -С. 60.

2. Дунченко Н.И. Влияние концентрации структурообразователя и пищевых волокон на структурно механические свойства мороженого / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Лактоза и ее производные: тезисы Международного симпозиума ММФ «Лактоза и ее производные» и региональной конференции ММФ «Кисломолочные продукты - технологии и питание». - 2007. - С. 74-76.

3. Дунченко Н. И. Исследование влияния структурообразователей на структурно- механические показатели молочного мороженого, предназначенного для организации питания студентов / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы VI Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПБ 2007. - С. 161-163.

4. Дунченко Н. И. Изучение влияния структурообразователей на показатели качества мороженого / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Безопасность питания:

проблемы, пути и способы решения: материалы международной научно-практической конференции. - 2007. - С. 158-159.

5. Дунченко Н. И. Изучение влияния структурирующих лед белков из моркови, овса и ржи на рост кристаллов льда в молочном мороженом / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Биотехнология. Вода и пищевые продукты: материалы международной научно-практической конференции. - 2008. - С.183.

6. Дунченко Н. И. Органолептическая оценка молочного мороженого с белками, структурирующими лед / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Живые системы и биологическая безопасность населения: материалы VII Международной научной конференции студентов и молодых ученых. - М.: МГУПБ, 2008.- С. 162-163.

7. Сущик В. Г. Белок топинамбура в технологии молочного мороженого /

B. Г. Сущик // Переработка молока. - 2009. - №5. - С.42.

8. Дунченко Н. И. Выбор условий выделения белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура / Н. И. Дунченко, В. Г. Сущик // Биотехнология: состояние и перспективы развития: материалы V московского международного конгресса,- 2009. -

C. 64.

9. Сущик В. Г. Исследование влияния условий экстракции на степень экстракции белков из листьев озимой ржи / В.Г. Сущик // Инновационные технологии переработки сельскохозяйственного сырья в обеспечении качества жизни: наука, образование и производство: материалы Международной научно-технической конференции. - Воронеж.: ВГТА, 2008. - С.150-151.

10. Сущик В. Г. Реологические показатели молочного мороженого с белком, структурирующим лед, выделенным из клубней топинамбура / В. Г. Сущик, А. С. Родионова // Пища. Экология. Качество: материалы международной конференции РАСХН (Сибирское отделение) совместно с КемТИПП и Администрацией Кемеровской области. - Кемерово. - 2009. - С.213-215.

11. Дунченко Н. И. Использование топинамбура для получения белков, структурирующих лед / Н.И. Дунченко, В. Г. Сущик // Переработка молока. - 2009. -№6,- С. 37-38.

Подписано в печать 23.10.09. Усл. печ. л. 1,5.

Заказ . Тираж 120 экз.

МГУПБ 109316, Москва, ул. Талалихина, 33.

ООО "Полисувенир" 109316, Москва, ул. Талалихина, 33

Тел. (495)677-03-86.

Оглавление автор диссертации — кандидата технических наук Сущик, Валентина Геннадиевна

Введение.

Глава 1. ЛИТЕРАТУРНЫЙ ОБЗОР.

1.1 Состояние рынка мороженого.

1.2 Пороки структуры и консистенции мороженого.

1.3 Механизм структурообразования в мороженом.

1.4 Характеристика белков, структурирующих лед.

1.5 Механизм образования кристаллов льда, с применением белков структурирующих лед.

Введение 2009 год, диссертация по технологии продовольственных продуктов, Сущик, Валентина Геннадиевна

Ежегодно объем производства мороженого в России растет и в 2008 году составил 364 тыс. тонн. Важной переменной при установлении цены на мороженое является качество, которое обусловлено, в первую очередь, составом и структурой. В процессе производства и хранения мороженого возможен рост кристаллов льда и развитие порока — слабоснежистая структура. Употребление такого продукта сопровождается ощущением холода. При производстве мороженого применяют различные способы предотвращения роста кристаллов льда, такие как увеличение дозы вносимых в смесь стабилизаторов, понижение температуры мороженого на выходе из фризера до минус 12 °С. Недостатком первого способа является получение мороженого с рыхлой и тестообразной консистенцией, второго — увеличение затрат на большее охлаждение. [54].

Большой вклад в теоретические и практические вопросы производства мороженого внесли ученые Ю. А. Оленев, А. А. Творогова, А. Г. Кладий, Н. В. Казакова, JI. Н. Соловьева, Н. И. Дунченко, В. Д. Косой, А. В. Егоров, Р. Т. Маршал, Н. D. Goff, R. W. Härtel, и др.

Систематические исследования белков, структурирующих лед, начались в середине 50-х годов [176]. Исследованию механизма взаимодействия белков, структурирующих лед, с кристаллом льда, посвящены фундаментальные и прикладные работы в области биотехнологии (Р. F. Scholander, С. A. Knight, A. L. De Vries, W. С. Hon, М. Gryffith, G. L. Fletcher, C. L. Guy, T. Kuroda, M. Smallwood, J. A. Raymond, P. L. Davies, C. L. Hew, H. D. Goff и др.).

Белки, структурирующие лед, обнаружены в тканях арктических рыб (черноперка, атлантическая треска, корюшка и др.), растений (морковь, брюссельская капуста и др.), насекомых и грибах [110, 135, 176]. Белки -антифризы, полученные из различных источников, имеют различия по молекулярной массе и химическому составу. Молекулярная масса белков, структурирующих лед, полученных из различных источников, составляет от 6 до 33 кДа [129].

Согласно последним исследованиям, механизм взаимодействия белков, структурирующих лед, с кристаллом льда объясняется полимерной адсорбционной моделью. При критической концентрации агрегации белков, структурирующих лед, молекулы белка на поверхности кристалла льда плотно упаковываются и взаимодействуют друг с другом. Проявление антифризной способности является результатом совместного межмолекулярного взаимодействия молекул белков. Белки, структурирующие лед, снижают кристаллизацию льда при концентрациях менее 0,1 мкг/мл [137].

Была исследована возможность использования лишайника рода Nephroma arcticum для производства белков, структурирующих лед, [63]. Недостатком использования лишайника Nephroma arcticum является то, что данный лишайник редко встречается на территории России и занесен в красную книгу, что не позволяет использовать его в промышленных масштабах для получения белка, структурирующего лед.

Исследована возможность использования морковного сока, содержащего белки, структурирующие лед, в технологии мороженого для снижения роста кристаллов льда. Недостатком является то, что белки, структурирующие лед, были получены не в чистом виде, а входящими в состав сока, что ограничивает применение их в мороженом, которое должно иметь белый цвет и обладать молочным вкусом и запахом [62].

В последнее время проводятся исследования в области синтеза аналогов белков, структурирующих лед [92]. На выход белков, структурирующих лед, из природных источников влияют такие факторы как вид природного источника, время года, содержание данного белка, потери белка в результате очистки и другие. Если рассматривать в качестве природного источника белков, структурирующих лед, плазму крови рыб, то для получения 1 кг белка необходимо переработать около 100 тонн рыбы, что неэффективно с экономической точки зрения. Для удовлетворения потребностей рынка мороженого в белке, структурирующем лед, необходимо переработать около 150000 тонн рыбы (при использовании данного белка концентрацией 0,1 мг/л) [154].

Внедрение белков, структурирующих лед, полученных из генетически модифицированных продуктов, в пищевые продукты представляет собой потенциальную опасность получения аллергических реакций у людей чувствительных к белку [113].

В связи с этим рациональным является использование в качестве источников таких белков растительное сырье, которое устойчиво к воздействию низких температур за счет накопления белков, структурирующих лед. Белки препятствуют росту кристаллов льда в межклеточных пространствах или внутри самих клеток. Из литературных данных известны растения, среди которых по объемам и месту произрастания выделяются рожь и топинамбур [66].

Топинамбур - вкусный и высокопитательный корнеплод, ценность которого в питании человека определяется его химическим составом. Клубни содержат 8,3 % белка, 4,8 % пищевых волокон, 80,3 % углеводов, 0,6 % липидов и 6,0 % зольных компонентов. Растение нетребовательно к условиям произрастания, хорошо переносит воздействие низких температур и временную засуху и считается весьма выносливой культурой. [66].

Рожь - однолетнее травянистое растение. Зерно озимой ржи прорастает при температуре 1-2°С и оптимальная температура для появления всходов 6-12°С. Для подготовки озимой ржи к перезимовке необходимы оптимальные условия для роста и развития растений в осенний период и прохождения ими процесса закаливания. Активная вегетация культуры продолжается 120-150 суток и подразделяется на 2 периода: осенний (45-50 сут), когда развиваются вегетативные органы, и весенне-летний (75-100 сут), во время которого растения формируют генеративные органы и дают урожай [66].

Результаты исследований реализованы в научно-исследовательской работе по теме № 1-1-06 «Методологическое обеспечение безопасности и качества пищевого сырья, используемого при создании полифункциональных модулей и продуктов, нутритивноадекватных потребностям организма студентов».

Целью исследования является разработка способа получения белков, структурирующих лед, из отечественного растительного сырья путем научного обоснования режимов выделения.

В соответствии с поставленной целью решались следующие задачи:

- обосновать выбор отечественных растительных источников;

- изучить фракционный состав белков, выделенных из растительного сырья;

- научно обосновать режимы и условия выделения белков, структурирующих лед, из растительного сырья;

- исследовать криопротекторную способность выделенных белков, структурирующих лед;

- разработать способ выделения белков, структурирующих лед, из растительного сырья;

- разработать комплект технической документации на технологию производства мороженого.

Научная новизна

25; 26; 27; 30; 32; 33; 35; 37; 95 кДа, равная 0,48±0,05 мг/мл. В клубнях топинамбура, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в полевых условиях, концентрация белка с молекулярной массой 15 кДа составила 0,97±0,05 мг/мл при среднемесячной температуре произрастания минус 14,5 °С. Подтверждено наличие белков, структурирующих лед, молекулярная масса которых находится в пределах от 6 до 33 кДа.

Научно обоснованы и экспериментально подтверждены режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура: размер измельченных частиц 0,5 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция 5%-м раствором №С1 в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Для листьев озимой ржи режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, составили: размер измельченных частиц 1 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция дистиллированной водой в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании.

Установлено, что белки, выделенные из клубней топинамбура 5%-м раствором №С1, и белки, выделенные из листьев озимой ржи дистиллированной водой, обладают криопротекторной способностью.

Практическая значимость диссертации

Разработан способ получения белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура.

Разработана и утверждена техническая документация на мороженое (ТУ 9228-059-02068640-09, ТИ 9228-001-02068640).

Содержание диссертации

Заключение диссертация на тему "Разработка способа получения белков, структурирующих лед, для производства мороженого"

Основные выводы

2. Изучена динамика накопления и фракционный состав белков в растительных источниках и установлено, что в листьях озимой ржи, подвергнутых закаливанию при температуре минус 5 °С, на 39 сутки отмечена максимальная концентрация белка с молекулярными массами 18; 25; 26; 27; 30; 32; 33; 35; 37; 95 кДа, равная 0,48±0,05 мг/мл. В клубнях топинамбура, подвергнутых низкотемпературной акклиматизации в полевых условиях, концентрация белка с молекулярной массой 15 кДа составила 0,97±0,05 мг/мл при среднемесячной температуре произрастания минус 14,5±1,6 °С. Подтверждено наличие белков, структурирующих лед, молекулярная масса которых находится в пределах от 6 до 33 к Да.

4. Научно обоснованы и экспериментально подтверждены режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, из клубней топинамбура: размер измельченных частиц 0,5 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция 5%-м раствором ИаС1 в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании. Для листьев озимой ржи режимы и условия экстракции белков, структурирующих лед, составили: размер измельченных частиц 1 мм, гидромодуль 1:16, температура 10 °С, двукратная экстракция дистиллированной водой в течение 0,5 ч при периодическом перемешивании.

5. Установлено, что белки, выделенные из клубней топинамбура 5%-м раствором ЫаС1, и белки, выделенные из листьев озимой ржи дистиллированной водой, обладают криопротекторной способностью.

6. Разработан способ получения белков, структурирующих лед, из листьев озимой ржи и клубней топинамбура.

8. Разработана и утверждена техническая документация на мороженое (ТУ 9228-059-02068640-09, ТИ 9228-001-02068640).

Библиография Сущик, Валентина Геннадиевна, диссертация по теме Биотехнология пищевых продуктов (по отраслям)

1. Авхадиева Г. И. Состав полипептидов митохондрий озимой пшеницы при адаптации к низким температурам / Г. И. Авхадиева, Л. П. Хохлова, Г. С. Карасев // Физиология растений. 1995. - Т. 42. - С. 100-106.

2. Арсеньева Т. П. Влияние массовой доли и типа жира на качество мороженого / Т. П Арсеньева., А. А. Брусенцев // Молочная промышленность. 2000. -№6. - С 39—41.

3. Асахина Е. Процессы замерзания и повреждения растительных клеток // Холодостойкость растений. М.: Колос, 1983. - С. 23—36.

4. Базарнова Ю. Г. Применение натуральных гидроколлоидов для стабилизации пищевых продуктов / Ю. Г. Базарнова, Т. В. Штокова, В. М. Зюканов // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки . 2005. - №2, С. 84-87.

5. Барбашина Е. Г. Влияние температуры и технологии на качество и стабильность мороженого / Е.Г. Барбашина// Пищевая промышленность.-1994.-№5, С.22—24.

6. Багирян Э. А. Рынок мороженого и замороженных продуктов / Э.А.Багирян // Молочная промышленность. 2003. -№2, С. 11—12.

7. Барей Ф. Стабилизация фазы кристаллов льда в мороженом/ Ф.Барей // Переработка молока. -2007. -№2, С.27—29.

8. Бархатова Т. В. Замена импортных стабилизирующих систем модифицированным соевым белком в производстве мороженого/ Т. В. Бархатова, А. Г. Егупов // Известия ВУЗов. Пищевая технология. -2003.-№4, С 117-118.

9. Берегова И.В. Пектин и каррагинаны в молочных продуктах нового поколения / И. В. Берегова // Молочная промышленность. 2006. - №1, С 44— 46.

10. Василевский Д. Основная причина стагнации рынка мороженого / Д. Василевский // Мороженое и замороженные продукты. 2006. - №6, С 2022.

11. Василевский Д. Актуальные тенденции на российском рынке мороженого/ Д. Василевский // Мороженое и замороженные продукты. -2006.-№5, С 18-20.

12. Василевский Д. Региональные маркетинговые стратегии на российском рынке мороженого / Д. Василевский // Мороженое и замороженные продукты. -2006. №4, С 24-25.

13. Вейпс А. Мороженое: итоги «высокого сезона» / А. Вейпс // Молочная река. 2002. - №3, С. 26.

14. В интересах отрасли./ Мороженое и замороженные продукты. 2004.-№12, С 32-35.

15. Войников В. К. Синтез стрессовых белков в проростках озимой пшеницьг при закаливании к холоду / В. К. Войников, М. В. Корытов // Физиология растений. 1991. - Т.38. - С. 960-969.

16. Войников В. К. Синтез стрессовых белков в проростках различающихся по морозоустойчивости сортов озимой пшеницы при гипотермии / В. К. Войников, М. В. Корытов // Физиология и биохимия культурных растений. 1991. - Т.23- С. 263-267.

17. Войников В. К. Стрессовые белки растений / В. К. Войников, Г. Б. Боровский, А. В. Колесниченко, Г. Е. Рихванов// Иркутск: Издательство института географии СО РАН, 2004. 141 с.

18. В погоне за потребителем на рынке мороженого. Развитие перспективного премиального сегмента // Молочная река. 2007. -№2, С.28 -29.

19. Выгодин В. А. Мороженое сегодня: проблемы производства, качества и реализации/ В. А. Выгодин// Производство и реализация мороженого и быстрозаиороженных продуктов. -2002. -№5, С. 2-5.

20. Гималов Ф.Р. Специфичность синтеза белков холодового шока в проростках отдельных представителей трибы ТгШсеае семейства злаковых /

21. Ф. Р. Гималов, А. В. Чемерис, В. А. Вахитов // Физиология растений. 1996. -Т.43. - С. 262-266.

22. Глянько А.К. Температурный стресс: механизмы термоустойчивости, рост, развитие продуктивность растенийА. / А. К. Глянько // Сельскохозяйственная биология. — 1996. №3. - С. 3-19.

23. Горощенко Л. Г. Российский рынок мороженого/ Л. Г. Горощенко// Молочная промышленность. 2004. -№7, С. 4-6.

24. Горощенко Л. Г. Рынок мороженого / Л. Г. Горощенко // Молочная промышленность. 2003. -№7, С.4-6.

25. ГОСТ 9225-84 «Молоко и молочные продукты. Методы микробиологического анализа».

26. ГОСТ 3624-92 «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности».

27. ГОСТ 3626-73 «Молоко и молочные продукты. Методы определения влаги и сухого вещества».

28. ГОСТ 10444.12-88 «Продукты пищевые. Метод определения дрожжей и плесневых грибов».

29. ГОСТ 10444.15-94 «Продукты пищевые. Методы определения количества мезофильных аэробных и факультативно-анаэробных микроорганизмов».

30. ГОСТ 30518-97 «Продукты пищевые. Методы выявления и определения количества бактерий группы кишечных палочек (колиформных бактерий)».

31. ГОСТ 9225-84 «Молоко и молочные продукты. Методы микробиологического анализа»

32. ГОСТ 10846-91 Зерно и продукты его переработки. Метод определения белка.

33. ГОСТ Р 52175-2003 «Мороженое молочное, сливочное и пломбир. Технические условия».

34. Гурова Н.В. Роль белков и полисахаридов в мороженом/ Н.В. Гурова // Мороженщик России. 2006. -№6, С. 9.

35. Гурова Н. В. Стабилизаторы 1сегш1 для производства мороженого «фруктовое» и «лед»/ Н. В. Гурова // Мороженое и замороженные продукты. -2006.-№2, С. 30-31.

36. Донченко Л. В. Безопасность пищевой продукции/ Л. В. Донченко,

37. B. Д. Надыкта. М.: ДеЛи принт, 2005. - 538 с.

38. Дунченко Н. И. Экспертиза молока и молочных продуктов. Качество и безопасность / Н. И. Дунченко, А. Г. Храмцов, И. А. Макеева, И. А. Смирнова, Н. Б.Гаврилова, Л. В. Голубева. Сибирское университетское издательство, 2007 г.- 477 с.

39. Елхов В. Н. Обзор рынка оборудования, сырья и технологий для производства мороженого/ В. Н. Елхов // Переработка молока. 2007. -№2,1. C. 4-9.

40. Елхов В. Н. Российский рынок мороженого/ В. Н. Елхов // Молочная промышленность. 2008. - №3, С. 10-11.

41. Елхов В. Н. Тенденции рынка мороженого России / В. Н. Елхов // Переработка молока. 2008. -№2, С.6-8.

42. Емелина Т. Н. Получение углеводосодержащих субстратов из вегетативной части топинамбура / Т. Н. Емелина Т. В. Рязанова, Н. А. Чупрова // Химия растительного сырья. 2002. - №2. - С. 117-119.

43. Ермак И. М. Каррагинан из красных водорослей для лечебно-профилактических проду|стор / И. М. Ермак, Т. Ф.Соловьева, В. П. Дидюхина, Вонг Ван Ким, К. С. Шин // Переработка молока. 1998. -№4, С. 20-21. '

44. Жижин В. И. Состояние и перспективы производства и использования карбоксиметилкрахмала / В. И. Жижин, Ж. В. Белодедова // Низкотемпературные и пищевые технологии XXI в. Материалы международной н. т. к. -2001, С. 259.

45. Кемпбелл Д. Влияние стабильности эмульсии на свойства мороженого / Д. Кемпбелл, Б. М. Пелан // Молочная промышленность, 1999. -№9. -с. 13-15.

46. Кладий А.Г. Мороженое это бизнес благородарный, вечный и верный, мировой и верный / А. Г. Кладий, A.B. Шаманов. - М.: ИИС «Парус», 2000. - 600 с.

47. Кладий А. Г. Производство мороженого и вафельных изделий / А. Г. Кладий, В. А. Выгодин.- М.: Галактика ИГМ. - 1993. - 316 с.

48. Кожухова А. А. Сравнительная характеристика структурообразователей углеводной проироды / А. А. Кожухова, Н. В. Чернега, Т. В. Бархатова, JI. К. Петриченко И Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. -2005. -№2,С. 88-89.

49. Колмакова Н. Пектин и его применение в различных пищевых производствах / Н. Колмакова // Пищевая промышленность. -2003. -№6, С. 60-62.

50. Комарова Н.И. Выбор технологических факторов, влияющих на взбитость мороженого / Н. И. Комарова, В. М. Столетов // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов: сборник науч. работ. -Кемерово: КТИПП 2001, с. 34.

51. Косой В. Д. Инженерная реология в производстве мороженого / В. Д. Косой, Н. И. Дунченко, А. В. Егоров. М.: ДеЛи принт,- 2008. - 195 с.

52. Кузьмичева М. Б. Состояние российского рынка мороженого / М. Б. Кузьмичева//Молочная река. 2008, №1, С. 22-26.

53. Маршалл Р. Т. Мороженое и замороженные десерты / Р. Т. Маршал., Г. Д. Гофф., Р. У. Гартел. -СПб.: Профессия. 2005. -375 с.

54. Нарлева Г. И. Связь формирования морозостойкости озимых злаков с синтезом белка при низкотемпературной адаптации: Автореф. дис. канд. биол. наук. М., 1991. -22 с.

55. Оленев, Ю. А. Мороженое / Ю.А. Оленев . — М.: Колос, 1992. 256 с.

56. Оленев Ю. А. Справочник по производству мороженого/ Ю. А. Оленев, А. А. Творогова, Н. В. Казакова, Л. Н. Соловьева. М.: ДеЛи принт, 2004. -797 с.

57. Оленев Ю. А. Структурные элементы смесей и мороженого / Ю. А. Оленев // Молочная промышленность. 2003. -№ 5, С. 52-53.

58. Остерман Л. А. Методы исследования белков и нуклеиновых кислот: электрофорез и ультрацентрифугирование: практическое пособие / Л. А. Остерман. М.: Наука. - 1982. - 288с.

59. Панфилова М. Н. Применение камеди рожкового дерева в пищевом производстве / М. Н. Панфилова // Масложировая промышленность. 2005. -№3, С. 32-33.

60. Патент \\Ю 99/37782, МПК С 12 N 15/29, заявл. 23.12.1998, опубл. 19.10.2005.

61. Патент \\ГО/1998/022591, МПК А23С 9 / 32, С07К 14/415, С12ТЧ 15/82, заявл. 19.11.1996, опубл. 20.05.1998.

62. Патент \\Ю/2004/022700, США, МПК С0Ж 14/415 (2006, 01), С12И 15/82 (2006, 01), А61К 38/00 (2006, 01), заявл. 09.09.2003, опубл. 18.03.2004.

63. Пикуз С. С. Стабилизационные системы торговой марки «Мейпрожен» / С. С. Пикуз, Л. Н. Соловьева // Пищевая промышленность . 2003. -№¡8, С. 104-105.

64. Подлегаева Т. В. Использование полисахаридов для стабилизации молочных пен/ Т. В. Подлегаева // Продукты питания и рациональное использование сырьевых ресурсов, сборник научных работ. — Кемерово: КТИПП 2001. - Вып. 2. С. 59.

65. Растительный белок / под ред. Т. П. Микулович . М.: Агропромиздат. - 1991,684 с.

66. Резник К. А. Элементы математической обработки результатов измерения и технологических анализов / Резник К.А. // М.: Агропромиздат, 1986.-47 с.

67. Ротвелл Дж. Сахара и другие подсластители для мороженого / Дж. Ротвелл // Молочная промышленность. 1999. - №11. - С.8-9.

68. Сарафанова JI. А. «Стабилан-Айс» российские комплексные системы стабилизатров и эмульгаторов для мороженого / Л. А.Сарафанова, А. В. Ибраев // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. -2000. -№2, С. 59.

69. Самыгин Г. А. Образование льда в растениях / Г. А. Самыгин // Физиология растений. 1997. - Т.44. - С. 275-286.

70. Самыгин Г. А. Причины вымерзания растений / Г. А. Самыгин, М.: Наука, 1974.-191с.

71. Сергеев С. В. Тенденции мирового рынка мороженого / С. В. Сергеев // Переработка молока. 2006. -№12, С. 58-59.

72. Современное состояние рынка мороженого и замороженных продуктов/ Пищевая промышленность. 2002. - №10, С.92.

73. Специализированные жиры и стабилизационные системы для производства мороженого // Сфера. Молоко. Масло. Мороженое. 2006. -№1, С. 27.

74. Сырье для производства мороженого // Мороженщик России. -2006. -№4, С. 10-13.

75. Тамова М. Ю. Создание композиционных натуральных структурообразователей / М.Ю. Тамова // Пищевые ингредиенты. Сырье и добавки. -2002. -№2, С. 80-81.

76. Творогова А. А. Научно-практическая оценка влияния показателя «взбитость» на формирование структуры мороженого / А. А. Творогова // Производство и реализация мороженого и быстрозамороженных продуктов. -2004. № 4. - С. 6-7.

77. Творогова А. А. Особенности современной технологии мороженого / А. А. Творогова // Переработка молока. -2003. -.№10 (48). — С. 6—7.

78. Творогова А. А. Стабилизаторы-эмульгаторы фирмы «Квест» / А. А. Творогова, Ф. Клавер, Е. В. Булытов // Молочная промышленность. -1999. №6. — С.19—20.

79. Творогова А. А. Теоретическое наследие отрасли по производству мороженого/ А. А. Творогова // Мороженое и замороженные продукты. -2006. -№6, С. 30-33.

80. Толстогузов В. Б. Новые формы белковой пищи. — М.: Агропромиздат. 1987.- 203 с.

81. Тимофеев В. А. Мороженое. Итоги 2001 года / В. А. Тимофеев // Мороженое и замороженные продукты. 2002. -№2, С. 8-9.

82. Туманов И.И. Физиология закаливания и морозостойкости растений. -М.: Наука, 1979. -350 с.

83. Федеральный закон РФ от 12 июля 2008 г №88-ФЗ «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

84. Федотова М. А. Производство мороженого с функциональными свойствами/ М. А. Федотова, В. И. Ганина, В. А. Обелец // Молочная промышленность. -2007. -№2, С. 61-62.

85. Фенченко Е. Ключевые аспекты улучшения структуры и консистенции мороженого / Е. Фенченко // Мир мороженого. -2005. №3, С. 2-3.

86. Фильчакова Н. Н. Стабилизация структуры мягкого мороженого / H.H. Фильчакова, Ю. А. Оленев // Холодильная техника. -1977. -№ 2, С. 4345.

87. Фоломеева О. Г. Тапиоковый крахмал как стабилизатор молокосодержащих продуктов / О. Г.Фоломеева, Е. JI. Искакова // Молочная промышленность. -2004. -№5, С. 40.

88. Шевцов В. К. Структурообразователи Палсгаард в производстве мороженого / В. К. Шевцов // Пищевая промышленность. 1998. -№ 2, С. 4446.

89. Ahmed A. I, Feeney R. E, Osuga D. T, Yeh Y. Antifreeze glycoproteins from an Antarctic fish. Quasi-elastic light scattering studies of the hydrodynamic conformations of antifreeze glycoproteins. J Biol Chem. 1975 May 10;250(9):3344-3347.

90. Ananthanarayanan, V. A., Hew, C. L. Biochem. biophys. Res. Commun. 74, 685-689(1977).

91. Antikainen M., Griffith M., Zhang J., Hon W-C., Yang D.S.C., Pihakaski-Maunsbach K. Immunolocalization of antifreeze proteins in winter rye leaves, crowns and roots by tissue printing// Plant Physiol.- 1996.- V.l 10.- P.845-857.

92. Arav A., Rubinksky B., Fletcher G., Seren, E. Cryogenic Protection of Oocytes with Antifreeze Protein. Molecular Reproduction and Development. 36.4 (1993) 488-493.

93. Arbucle W. S. Ice cream (Fourth edition).- Wesport Connecticut: The Avi Publishing Company, Inc., 1986- 483 p.

94. Balogun O. O, Odutuga A. A (1981). The extraction of nitrogen from the west locust-bean seed (Parkia fillicoidea welw). J. Sci. Food Agric. 32: 868-872.

95. Berger K. G., Bullimor B. K., White G. W., Wright W. B. Dairy Ind., 1972 Aug.,-p419-424, 1972,Sept.,-p.493-497.

96. Boode K., and P. Walstra. 1993. Partial coalescence in oil-in-water emulsions. 1. Nature of the aggregation. Colloids Surfaces A., 81:121-137.

97. Bradford M. M. A rapid and sensitive method for the quantitation of microgram quantities of protein utilizing the principle of protein-dye binding. Journal. // Anal Biochem. 1976. - 72. - pp. 341-374.

98. Browse J., Xin Z. (2001) Temperature sensing and cold acclimation. Curr Opin Plant Biol 4: 241-246.

99. Budiaman E. R., and O. R. Fennema, 1987 Linear rate of water crystallization as influenced by viscosity of hydrocolloid suspensions. J. Daiiy Sci. 70:547-554.

100. Bullimor K. G., White B. K., Wright W. B. The structure of ice cream// Dairy Ind., 1972, Sept.

101. Bush C. A, Feeney R. E, Osuga D. T, Ralapati S, Yeh Y. Antifreeze glycoprotein. Conformational model based on vacuum ultraviolet circular dichroism data. Int J Pept Protein Res. 1981 Jan; 17(1): 125-129.

102. Bush C. A, Feeney R. E. Conformation of the glycotripeptide repeating unit of antifreeze glycoprotein of polar fish as determined from the fully assigned proton n.m.r. spectrum. Int J Pept Protein Res. 1986 Oct;28(4):386-397.

103. Bush C. A, Ralapati S, Matson G. M, Yamasaki R. B, Osuga D. T, Yeh Y, Feeney R. E. Conformation of the antifreeze glycoprotein of polar fish. Arch Biochem Biophys. 1984 Aug 1;232(2):624-631.

104. Byass, L. J. 1998. Frozen confectionery product containing plant antifreeze protein. Unilever, assignee. Eur. Pat. No. WO 98/04148.

105. Caldwell K. B., H. D Goff, and D. W. Stanley. 1992. A low temperature scanning electron microscopy study of ice cream. I. Techniques and general microstructure. Food Structure. 11: 1-9.

106. Charles A, Guy L. (1999). Food Biochemistry, Aspen Publishers Inc.,Gaithersburg, Maryland, pp. 71-89.

107. Chene C. Les amidon/ Agro Jonction.- 2004.- №35, p. 1-10.

108. Cheng, C. C. and DeVries, Arthur L. "The Role of Antifreeze Glycopeptides and Peptides in the Freezing Avoidance of Cold-Water Fish." Life Under Extreme Conditions: Biochemical Adaptation. Ed. Guido di Prisco. Berlin: Springer-Verlag, 1991. 1-15.

109. Cloutier Y., Siminovitch D., Correlation between cold- and drought-induced frost hardiness in winter wheat and rye variations/ Plant Physiol.-1982.- V.69.- P. 256-258.

110. Daley, M. E., Spyracopoulos, L., Jia, Z., Davies, P. L. and Sykes, B. D. Structure and dynamics of a (-helical antifreeze protein. Biochemistry 41:5515-5525 (2002).

111. Davies, P. L., Baardsnes, J., Kuiper, M. J. and Walker, V. K. (2002) Structure and function of antifreeze proteins. Philos. Trans. R. Soc. London B 357, 927-935.

112. Davies, P. L., & Hew, C. L. (1990). Biochemistry of fish antifreeze proteins. FASEB Journal: 4(8), 2460-2468.

113. DeLuca, Carl I., Davies, Peter L., Ye, Qilu, and Jia, Zongchao. "The Effects of Steric Mutations on the Structure of Type III Antifreeze Protein and its Interaction with Ice." Journal of Molecular Biology. 275.3 (1998) 515-525.

114. Deng, G. J., Andrews, D. W., & Laursen, R. A. (1997). Amino acid sequence of a new type of antifreeze protein from the longhorn sculpin, Myoxocephalus octodecimspinosis. FEBS letters. 402: 17-20.

115. DeVries, A. L., Komatsu, S. K., & Feeney, R. E. (1970). Chemical and physical properties of freezing point-depression glycoproteins from Antarctic fishes. Journal of Biological Chemistry: 245, 2901-2913.

116. DeVries A.L, Vandenheede J, Feeney RE. Primary structure of freezing point-depressing glycoproteins. J Biol Chem. 1971 Jan 25;246(2):305-308.

117. DeVries, A. L., & Wohlschlag, D. E. (1969). Freezing resistance in some Antarctic fishes. Science: 163, 1074-1075.

118. DeVries, Arthur L. "Glycoproteins as Biological Antifreeze Agents in Antarctic Fishes. Science Vol. 172, No.3988. (1971): 1152-1155.

119. Donhowe D. P., and R. W. Hartel. 1996. Influence of temperature on ice recrystallization in frozen desserts. Bulk storage studies. International Dairy J. 6:1209-1222.

120. Duman J. G, Olsen M. T (1993) Thermal hysteresis protein activity in bacteria, fungi, and phylogenetically diverse plants. Cryobiology эксперимент.

121. Duman J. G., Xu L., Neven L. G., Tursman D., Wu D. W. (1991) Hemolymph proteins involved in insect subzero-temperature tolerance: ice nucleators and antifreeze proteins. In RE Lee Jr, DL Denlinger, eds, Insect.

122. Eggers, D. F., Jr.; Gregory, N. W.; Halsey, G. D., Jr.; Rabinovitch, B. S. Physical Chemistry; John Wiley & Sons: New York, NY, 1964; p 249.

123. Frandsen J. H., Arbuckle W. S. Ice cream and related products// Westport Connecticut, 1961, New Vork, London.

124. Franks F. Byophysics and biochemistry at low temperatures.- Cambridge: Cambridge Univ. Press, 1985.- 21Op.

125. Feeney R. E., Yeh Y. Antifreeze proteins from fish bloods. Adv Protein Chem. 1978;32:191-282.

126. Fletcher, G. L. & Davies, P. L. ( 1991 ) Transgenic fish for aquaculture. In: Genetic engineering, Vol. 13 (ed. J.K. Setlow). Plenum Press, New York, pp. . 331-370.

127. Fletcher, G. L., Hew,C. L., and Davis, P. L. (2001). Antifreeze Proteins of Teleost Fishes. Annu Rev. Physiol,63: 359-90.

128. Flores, A. A., and H. D. Goff. 1999. Recrystallization in ice cream after constant and cycling temperature storage conditions as affected by stabilizers. J. Dairy Sci. 82: 1408-1415.

129. Goff, H. D., M. Liboff, W. K. Jordan, and J.E. Kinsella. 1987. The effects of Polysorbate 80 on the fat emulsion in ice cream mix : evidence from transmission electron microscopy studies. Food Microstructure. 6 : 193 198.

130. Goff, H. D., J. E. Kinsella, and W. K. Jordan. 1989. Influence of various milk protein isolates on ice cream emulsion stability. J. Dairy Sci. 72: 385 397.

131. Gong Z., Hew C. L., 1995. Transgenic fish in aquaculture and developmental biology. Curr Top Dev Biol 30, 177-214.

132. Graham, L. A., Liou Y. C., Walker V. K., P. L. Davies. (1997). Hyperactive antifreeze protein from beetles. Nature 388 (6644): 727-728.

133. Griffith M, Ala P, Yang D. S., et al. Antifreeze protein produced endogenously in winter rye leaves. Plant Physiol, 1992,100(2):593-596.

134. Griffith, M., Ewart K. V. (1995). Antifreeze proteins and their potential uses in frozen foods. Biotechnology Advances. 13: 375-402.

135. Griffith M, Yaish M. W. F. 2004. Antifreeze proteins in overwintering plants: a tale of two activities. Trends in Plant Science 9, 399—405.

136. Guy C. L. Cold acclimation and freezing stress tolerance: role of protein metabolism//Annu.Rev. Plant Physiol. Plant Mol. Biol. -1990.- V.41.- P. 187-223.

137. Guy C. L., Hascell D. Induction of freezing tolerance in spinach is associated with the synthesis of cold acclimation induced proteins// Plant Physiol.-1987.T V.84.- P. 872-878.

138. Guy C. L., Niemi K. J., Brambl R. Altered gene expression during cold acclimation of spinach//Proc. Natl. Acad. Sci. USA.- 1985.- V. 82.- P. 3673-3677.

139. Guy C. L., Huber J. L. A., Huber S. C. (1992) Sucrose phosphate synthase and sucrose accumulation at low temperature. Plant Physiol 100: 502-508.

140. Hall-Manning, T., Spurgeon, M., Wolfreys, A.M., and Baldrick, A.P. "Safety Evaluation of Ice-Structuring Protein (ISP) Type III HPLC 12 Preparation. Lack of Genotoxicity and Subchronic Toxicity." Food and Chemical Toxicology 42.2 (2004): 321-333.

141. Hartel R. W. 1996 Ice crystallization during manufacture of ice cream. Trends Food Sci. Technol. 7(10):315-320.

142. Hew C. L., & Yang D. S. C. (1992). Protein interaction with ice. Journal of Biochemistry: 203, 33-42.

143. Hon W-C., Gryffith M., Chong P., Yang D.S. Extraction and isolation of antifreeze proteins in winter rye (Secale cereal) leaves/ZPlant Physiol.- 1994.-V.104.- P.-971-980.

144. Hon W-C., Gryffith M., Mlynarz A., Kwok Y. C., Yang D. S. Antifreeze proteins in winter rye are similar to pathogenesis-related proteins//Plant Physiol.-1995.-V.109.-P. 879-889.

145. John M. G., Sherman P. S. The effect of stabilizers and emulsifying agents upon the properties of ice cream. XVT International congress of Refrigeration,-Kobenhavn, 1962, p. 61-69.

146. Jorov A. B. S. Zhorov and D. S. Yang. (2004). Theoretical study of interaction of winter flounder antifreeze protein with ice. Protein Science. 13, 1524-1537.

147. Kaye C., Neven L., Hofig A., Li Q-B., Haskell D., Guy C. Characterization of a gene for spinach CAP 160 and expression of two spinach cold-acclimation proteins in tobacco// Plant Physiol.-1998.-V. 116.- P. 1367-1377.

148. Kessler H. G. Speiseeischerstellung. In: Lebensmittel — Verfahrenstechnic. SchwerpunktMolkereitechnologie.-Munchen:weihenstephan, 1976, -s. 409-420.

149. Knight C. A., De Vries A. L. Melting Inhibition and Superheating of Ice by an Antifreeze Glycopeptide Science, August 4, 1989; 245(4917): 505 50.7

150. Knight C. A., DeVries A. L., Oolman L. D. 1984. Fish antifreeze protein and the freezing and recrystallization of ice. Nature 308: 295- 96.

151. Knight C. A, Driggers E., De Vries A. L. Adsorption to ice of fish antifreeze glycopeptides 7 and 8. Biophys J. 1993 Jan; 64(l):252-259.

152. Knight C. A., Hallett J., DeVries A. L. Solute effects on ice recrystallization: an assessment technique. Cryobiology. 1988 Feb;25(l):55-60.

153. Klockeman D. M., Toledo R., Sinis K. A. (1997). Isolation and characterization of defatted canola meal protein, J. Agrie. Food Chem. 45(10): 3867-3870.

154. Koxholt M. M. M., B. Eisenmann, J. Hinrichs. 2001. Effect of the fat globule sizes on the meltdown of ice cream. J. Dairy Sci. 84:31-37.

155. Kuroda, T. In Proc. 4th Topical Conference on Crystal Growth Mechanisms; Hokkaido Press: Japan, 1991; p 157.

156. Lang V., Heino P. and Palva E. T. Low temperature acclimation and treatment with exogenous abscisic acid induce common polypeptides in Arabidopsis thaliana (L.) Heynh// Theor. Appl. Genet.- 1989.- V. 77.- P. 729-734.

157. León A. Bravo, Marilyn Griffith. Characterization of antifreeze activity in Antarctic plants// Journal of Experimental Botany 2005 56(414):1189-1196.

158. Macdougall A. Native vs modified starch, Food manufacture, 1999, February, p. 16-18.

159. Mann E.I. Scientific aspects// Dairy Ind, 1976, 32 № 8.- p. 563, 603-604.

160. Marentes E. M., Griffith M., Mlynarz A., Brush R. A. Proteins accumulate in the apoplast of winter rye leaves during cold acclimation/ZPhysiol. Plant.- 1993.-V.87.- P. 499-507.

161. Mutaftschiev B. 1993. Nucleation theory. In Handbook of Crystal Growth (Hurle, D. T. J., editor) Elsevier, Amsterdam. 189-247.

162. Payne, S. R., D. Sandford, A. Harris, and O. A. Young. (1994). The effects of antifreeze proteins on chilled and frozen meats. Meat Sci. 37: 429-438.

163. Perras M., Sarhan F. Synthesis of frezzing tolerance proteins in leaves, crown, and roots during cold acclimation of wheat// Plant Physiol.- 1989.- V.89.-P. 577-585.

164. Pihakaski-Maunsbach K., Griffith M., Antikainen M., Maunsbach A. B. Immunogold localization of glucanase like antifreeze protein in cold acclimated winter iye//Protoplasma.- 1996.- V. 191.-P. 115-125.

165. Regand, A. and H. D. Goff. 2002. Effect of biopolymers on structure and ice recrystallization in dynamically-frozen ice cream model sytems. J. Dairy Sci. 85: 2722-2732.

166. Regand, A. and H. D. Goff. 2003. Structure and ice recrystallization in frozen stabilized ice cream model systems. Food Hydrocolloids. 17: 95-102.

167. Raymond J. A, DeVries A. L. Adsorption inhibition as a mechanism of freezing resistance in polar fishes. Proc Natl Acad Sci USA. 1977 Jun;74(6):2589~2593.

168. Raymond J. A, DeVries A. L. Freezing behavior of fish blood glycoproteins with antifreeze properties. Cryobiology. 1972 Dec;9(6):541-547.

169. Robertson A. J., Gusta L. V., Reaney M. T., Ishikawa M. Protein synthesis in bromegrass (Bromus inermis leyss) cultured cells during the induction of frost tolerance by abscisic acid or low temperature// Plant Physiol.-1987.- V.84.- P. 1331-1336.

170. Russell A. B., Cheney P. E. and Wantling S. D. 1999. Influence of freezing conditions on ice crystallization in ice cream. J. Food Eng. 39:179-191.

171. Sakai A, Larcher W. (1987) Frost Survival of Plants. Springer-Verlag, New York, pp 31-33.

172. Schmidt K. A., and D. E. Smith 1989 Effects of varying homogenization pressure on the physical properties of vanilla ice cream J. Dairy Sci. 72:378-384.

173. Scholander, P, F., VanDam, L., Kanwisher, J. W., Hammell, H. T., & Gordon, M. S. (1957). Supercooling and osmoregulation in Arctic fish. J. Cell. Comp. Physiol: 49, 5-24.

174. Schorsch C., Jones M. G., Norton I. T. Termodynamic incompatibility and microstructure of milk protein/ locust bean gum/ sucrose systems. Food hydroccoll. 1999.-№13,p. 347-358.

175. Schrag, J. D.; O'Grady, S. M.; DeVries, A. L. Biochim. Biophys. Acta 1982, 717.

176. Schwartzberg H. G. 1990/ Freeze concentration in / H. G. Schwartzberg and M.A. Rao /Food biotechnology// pp. 127-202, Marcel Dekker, New York.

177. Segall, K. I. and H. D. Goff. 2002. Secondaiy adsorption of milk protein from the continuous phase to the oil-water interface in dairy emulsions. Internat. Daily J. 12: 889-897.

178. Slaughter D, Fletcher G. L, Ananthanarayanan V. S, Hew C. L. Antifreeze proteins from the sea raven, Hemitripterus americanus. Further evidence for diversity among fish polypeptide antifreezes. J Biol Chem. 1981 Feb 25;256(4):2022—2026.

179. Sommer H.H. The teory and practice of ice cream making// Milwaukee, Wisconsin, USA; Publisched by the author The Oslen Publishing Co., 1951 7231. P

180. Snoeren T. H. M., Payens T. A. J., Jeunink J., Both P. Electrostatic interaction between K-carrageenan systems in milk salt ultrafiltrate.- 1975.-№30, p. 393-396.

181. Sonnichsen F. D, Sykes B. D, Chao H, Davies P. L. The nonhelical structure of antifreeze protein type III. Science. 1993 Feb 19;259(5098):1154-1157.

182. Sung D. Y., Kaplan F, Lee K. J, Guy C. L (2003) Acquired tolerance to temperature extremes. Trends Plant Sci 8: 179-187.

183. Tiller, W. A. The Science of Crystallization: Microscopic Interfacial Phenomena; Cambridge University Press: Cambridge, 1991; p 67.

184. Thomas W. R. Carrageenan in thickening and gelling agents for food 2nd edn, A.P. Imeson ed, Blackie, London, pp. 45-59.

185. Thomashow M. F. Plant cold acclimation: freezingtolerance genes and regulatory mechanisms// Annu. Rev. Plant Physiol.Plant Mol. Biol.- 1999.- V.50.-P.571-599.

186. Thomashow M. F. Role of cold-responsive genes in plant freezing tolerance //Plant Physiol.- 1998.-V.118.-P. 1-7.

187. Tomimatsu Y, Scherer J. R, Yeh Y., Feeney R. E. Raman spectra of a solid antifreeze glycoprotein and its liquid and frozen aqueous solutions. J Biol Chem. 1976 Apr 25;251(8):2290-2298.

188. Valaer E. P., Arbuckle W. S. The state of diypersion of butterfat in ice cream// Ice cream field, 1961.- N 1.- p. 10,30, 32,36-38.

189. Vandenheede J. R., A. I. Ahmed, R. E. Feeney Structure and role of carbohydrate in freezing point-depressing glycoproteins from an antarctic fish. J R Vandenheede, AI Ahmed, R E Feeney J Biol Chem Dec 1972 (Vol. 247, Issue 24, Pages 7885-9).

190. VulnikN. Confect. Prod// 1995, vol. 61.- №5. p. 351,365.

191. Wen D., Laursen R. A. A model for binding of an antifreeze polypeptide to ice. Biophys J. 1992 Dec;63(6): 1659-1662.

192. Wilson P.W. The physical basis of action of biological ice nucleating agents. Cryo-Letters 15: 119-126(1994).

193. Worrall D., Elias L., Ashford D., Smallwood M., Sidebottom C., Lillford P., Telford J., Holt C., Bowles D. (1998) A carrot leucine-rich-repeat protein that inhibits ice recrystallization// Science.- 1998, 282, 115-117.

194. Yang, D. S. C., Sax, M., Chakrabartty, A., & Hew, C. L. (1988). Crystal structure of an antifreeze polypeptide and its mechanistic implications. Nature (London): 333, 232-237.

195. Yeh,Y., R. E. Feeny, R. L. McKown, and G. J. Warren. (1994). Measurement of grain growth in the recrystallization of rapidly frozen solutions of antifreeze glycoproteins. Biopolymers. 84: 1495-1504.

196. Yu X-M., Griffith M. Antifreeze proteins in winter rye leaves form oligomeric complexes// Plant Physiol.- 1999.-V.119.- P. 1361-1369.

197. Zhang, Dang-Quan; Liu, Bing; Feng, Dong-Ru; He, Yan-Ming; Wang, Jin-Fa. "Expression, Purification, and Antifreeze Activity of Carrot Antifreeze Protein and its Mutants." Protein Expression and Purification. 35.2 (2004) 257-263.

Похожие работы

Технология продовольственных продуктов
05.18.00