автореферат диссертации по технологии продовольственных продуктов, 05.18.04, диссертация на тему:Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования химико-технологических проблем получения, определения и использования лактозы и ее производной лактулозы

На правах рукописи

Серов Александр Владимирович

ТЕОРЕТИЧЕСКОЕ ОБОСНОВАНИЕ И ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ ХИМИКО-ТЕХНОЛОГИЧЕСКИХ ПРОБЛЕМ ПОЛУЧЕНИЯ, ОПРЕДЕЛЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ ЛАКТОЗЫ И ЕЕ ПРОИЗВОДНОЙ ЛАКТУЛОЗЫ

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

АВТОРЕФЕРАТ

диссертации на соискание ученой степени доктора технических наук

Ставрополь - 2004

Работа выполнена в Северо-Кавказском государственном техническом университете (СевКавГТУ)

Научный консультант: академик Россельхозакадемии Храмцов Андрей Георгиевич

Официальные оппоненты: доктор технических наук, профессор Гнездилова Анна Ивановна

доктор технических наук, профессор Чепурной Иван Петрович

доктор технических наук, профессор Борисенко Алексей Алексеевич

Ведущая организация: Государственное научное учреждение научно-исследовательский институт детского питания РАСХН

Защита диссертации состоится 22 октября 2004 года в 10 часов на заседании диссертационного Совета Д 212.245.05 при Северо-Кавказском государственном техническом университете (СевКавГТУ) по адресу: г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2, ауд. 308 К.

С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке СевКавГТУ по адресу: 355029, г. Ставрополь, пр. Кулакова, 2.

Автореферат разослан «2/» сентября 2004 г. Л

Ученый секретарь диссертационного Совета, л

кандидат технических наук, доцент Ш/ В.И.Шипулин

ZOO s-ч 45S6?

ОБЩАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ

Актуальность проблемы. Для реализации государственной политики в области здоровья необходимо производство в широком ассортименте продуктов нового поколения. Это будет способствовать созданию условий для полноценного рациона россиян в соответствии с концепцией сбалансированного питания, укрепления их здоровья и сохранения генофонда нации. Особую роль в обеспечении здорового питания играет молочная промышленность, в которой, наряду с направлениями безотходной переработки и получения отдельных компонентов молочного сырья, развивается перспективное направление синтеза химических производных лактозы, таких, как лактитол, лактобионовая кислота, лактозилкарбамид, лактозосодержащие олигосахариды. Одним из наиболее перспективных производных считается лактулоза, которая с успехом используется в качестве пищевой добавки при создании функциональных продуктов питания и напитков нового поколения. Лактулоза является признанным бифидогенным фактором, способствующим лечению и профилактике желудочно-кишечных заболеваний. Широкое промышленное внедрение этого ценного углевода сдерживается рядом факторов, такими, как сложность и многостадийность технологического процесса, трудность удаления высокоэффективных, но токсичных катализаторов или же невысокие выходы целевого продукта.

Значительный вклад в разработку физико-химических проблем технологии лактозы и лактулозы внесли отечественные и зарубежные ученые: М. С. Коваленко, А. Г. Храмцов, Н. Н. Липатов, К. К. Полянский,

A. Н. Фиалков, В. А. Павлов, А. А. Розанов, О. Н. Яковлева, Э. Ф. Кравченко,

B. Я. Матвиевский, А. И. Гнездилова, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, В. L. Herrington, К. Hicks, T. Mizota и другие. Однако работы в этой области посвящены в основном частным исследованиям и отсутствуют систематизированные данные о химических производных лактозы, характеризующих ее высокую химическую активность, а также сведения об использовании комплексных высокоэффективных катализаторов в технологии лактулозы.

Таким образом, анализ реакционной способности молекулы лактозы, систематизация данных о ее химических производных, прогноз возможности применения высокоэффективных катализаторов с целью получения ее производной лактулозы. является проблематичным и актуальным в современных условиях.

Цель и задачи работы. Целью диссертационной работы являлось проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований по химико-технологическим аспектам получения лактулозы из аномерных форм лактозы с использованием высокоэффективного катализатора, разработка методов определения лактулозы в многокомпонентных системах, а также использование в различных отраслях пищевой промышленности лактозы и ее производной лактулозы с учетом их медико-биологических свойств.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи: '

- провести анализ химико-технологических проблем получения и определения стереоизомерных форм лактозы как сырья для получения лактулозы;

- изучить физико-химические закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии комплексного высокоэффективного катализатора на основе борат-ионов;

- обосновать механизм процесса изомеризации в присутствии борат-ионов;

- исследовать основные закономерности удаления высокоэффективного катализатора из растворов лактулозы;

- разработать принципиальную технологическую схему производства концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора;

- изучить состав и свойства полученных концентратов лактулозы;

- провести маркетинговые исследования и определить перспективы использования лактозы и ее производной лактулозы;

- оценить экономическую эффективность, экологическую безопасность и социальную значимость разработанной технологии концентратов лактулозы.

Научная новизна работы. Теоретически обоснованы и экспериментально изучены физико-химические закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в щелочных восстановительных средах в присутствии комплексного высокоэффективного катализатора.

Подтверждена гипотеза о возможности получения лактулозы из нетрадиционного лактозосодержащего сырья в технологии безмембранного обратного осмоса.

Экспериментально доказана целесообразность использования метода нейронных сетей для оптимизации технологических режимов процесса изомеризации лактозы в лактулозу.

Впервые предложен механизм процесса изомеризации лактозы в лактулозу с использованием борной кислоты в качестве катализатора и разработана методика определения бора в сиропах лактулозы методом флуориметрии боробензоинового комплекса.

Исследованы кинетические и динамические закономерности удаления высокоэффективного катализатора из углеводсодержащих растворов с использованием ионообменных смол с последующей их регенерацией.

Изучены состав и свойства полученных концентратов лактулозы.

Новизна технических решений подтверждена 11 патентами РФ.

Практическая значимость работы. На основании теоретических и экспериментальных исследований разработана технология сиропов лактулозы с использованием высокоэффективного комплексного катализатора.

Разработаны методики количественного определения лактулозы в ее концентратах и в молочных продуктах методом газо-жидкостной хроматографии.

Разработаны новые пути использования лактозы и ее производной лактулозы.

Разработаны и утверждены нормативные документации: •

- концентрат лактулозы «Лактусан» ТУ9229-004-43576397-01;

- углеводный модуль «Алкософт» ТУ-9229-003-43576397-01;

- концентрат лактулозы ТУ9229-008-46162908-2004;

- «Ванилин МС» наоснове лактозы ТУ9199-006-461623908-01;

- напиток безалкогольный низкокалорийный среднегазированный «Хрустальный» РЦ9185-001-22010281-98;

- водка особая «Пикет» с добавкой лактозы РЦ 10-6278-98;

- водка особая «Новая русская» с добавкой лактозы ТР 10-04-03-09-88;

- водка особая «45 параллель» с добавкой лактулозы РЦ 10-19691-02.

Материалы диссертационной работы внедрены в учебный процесс при

подготовке инженеров-технологов спец. 271100 и 271500.

Апробация работы. Основные результаты работы опубликованы в трудах, доложены и обсуждены на XXIV международном молочном конгрессе (Австралия, 1994); Международных конференциях «Научные и практические аспекты совершенствования качества продуктов детского и геродиетического питания» (Москва, 1997); «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы» (Москва, 2004); Международных научно-практических конференциях (Москва, 2001; Волгоград, 2001; Новосибирск, 2002; Ставрополь, 2003; Москва, 2004); Международном семинаре «Пищевая индустрия: интеграция науки и образования» (Ставрополь, 2004); Всероссийской конференции «Современные достижения биотехнологии» (Ставрополь, 1996, 2002); Всероссийских научно-технических конференциях (УГлич, 1996; Москва, 2001); Всероссийских научно-практических конференциях (Углич, 1992,2000,2002; Адлер, 2002); Региональных научно-практических конференциях (Ставрополь, 1998; Могилев, 2001). ,

Публикации. Основное содержание диссертации опубликовано в 52 работах, в том числе в 4 монографиях, учебном пособии, 36 статьях. Получено 11 авторских свидетельств и патентов РФ на изобретение.

Структура и объем работы. Диссертация включает введение, 9 глав, выводы, список использованной литературы из 298 наименований и 42 приложений. Работа изложена на 309 страницах, включая 229 страниц •основного текста, 26 таблиц и 75 рисунков.

Основные положения, выносимые на защиту:

• теоретический анализ химических свойств лактозы и систематизация данных о ее производных;

• методики количественного определения лактулозы в концентратах и в молочных продуктах методом газо-жидкостной хроматографии;

• механизм процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии борат-ионов;

• физико-химические закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии комплексного высокоэффективного катализатора;

• результаты экспериментальных исследований и анализ закономерностей процесса удаления высокоэффективного катализатора из растворов лактулозы;

• рациональная технология лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора, направления использования лактозы и лактулозы с оценкой их эффективности.

КРАТКОЕ СОДЕРЖАНИЕ РАБОТЫ

Введение. Обоснована актуальность проблемы, сформулирована цель исследований и основные положения, выносимые на защиту.

Глава 1. Анализ состояния проблемы и задачи исследований

В первом разделе главы представлены данные о физических, физико-химических свойствах и реакционной способности молекулы лактозы.

Во втором разделе главы для оценки химической активности молекулы лактозы с учетом ее конформации и расположения функциональных групп (главным образом гидроксильных), рассмотрены и систематизированы данные о химических производных лактозы, таких, как галогенопроизводные, сложные эфиры, азотсодержащие производные, простые эфиры, ангидропроизводные. циклические ацетали, ненасыщенные производные, лактобионовая кислота, дезоксипроизводные на примере фукозы, а также лактулоза как продукт ее изомеризации. В соответствии с постановкой проблемы в работе не рассматриваются продукты бЬотрансформации лактозы, такие, как молочная кислота, глюкозо-галактозный сироп и некоторые другие соединения.

Принимая во внимание строение молекулы лактозы и учитывая наибольшую активность полуацетального гидроксила, следует отметить, что практически во всех химических производных лактозы, в частности, в лактобионовой кислоте, гликозидах, алкилнроизводных, лактитоле, модификации подвергается в первую очередь глюкозный остаток молекулы лактозы. По всей вероятности, это явление связано с повышенной химической активностью этого остатка. С другой стороны, таутомерные превращения углеводов, сопровождающиеся мутаротацией, также обусловлены раскрытием циклической структуры и переходом ее в открытую наиболее активную форму. Можно предположить, что именно открытая форма лактозы является как бы «транзитной базовой субстанцией», определяющей все последующие пути превращения лактозы. В рамках этого предположения на первом месте стоит реакция изомеризации лактозы, при которой не происходят изменения в степенях окисления атомов углерода, не появляются новые гетероатомы или функциональные группы и в конечном итоге не изменяются гибридные состояния атомов углерода. Поэтому п

работе сделан особый акцепт на основном продукте реакции изомеризации лактозы,а именно - лактулозс.

D третьем разделе анализируется строение молекулы лактулозы, ее физико-химические и органолептическир свойства, цикло-цепная таутомерия в водных средах, а также соотношение аномерных форм лактулозы в зависимости от способа получения образца. Химическая активность лактулозы обусловлена ее строением как восстанавливающего (редуцирующего) углевода и определяется прежде всего концентрацией в растворе ациклической формы.

В четвертом разделе главы дан анализ проблем существующих технологий лактулозы, определены задачи исследований и сформулирована научная гипотеза работы: за счет проявления синергетического управляемого эффекта воздействия высокоэффективного и селективного комплексного катализатора на процесс изомеризации лактозы в ее производную лактулозу возможно принципиальное совершенствование технологии лактулозы из аномсрных форм молочного сахара.

Глава 2. Организация работы и методы исследовании

Схема проведения исследовании приведена па рис.1.

Работа выполнялась на кафедрах химии, технологии молока и молочных продуктов (в настоящее время кафедра прикладной биотехнологии) Сепсро-Кавказского государственного технического университета в соответствии с целевыми научно-техническими программами, координируемыми Министерством науки и технологий РФ и Министерством образования РФ, хоздоговорными тематиками и поисковыми исследованиями. Часть исследовании проводилась на опытно-экспериментальном оборудовании ЗАО «Лактусан» и в производственных условиях ООО «Фслицата-Холдинг».

Объектом исследований была лактоза, соответствующая требованиям нормативно-технической документации, а также ее водные и водно-спиртовые растворы. После проведения оптимизации процесса получения лактулозы объектом исследований были сиропы лактулозы, деминерализованные на промышленной электродиализной установке в цехе 0 0 0 «Фелицата-Холдинг» с разной степенью деминерализации.

Также использовались сиропы лактулозы, полученные на различных этапах технологического цикла и товарные образцы сиропа лактулозы зарубежных фирм-изготовителей.

Все лабораторные эксперименты, а также опытно-промышленные выработки сопровождались комплексом необходимых физико-химических и микробиологических исследований с использованием стандартных и общепринятых методов анализа.

При апробации различных методов определения массовой доли бора в растворах углеводов была разработана методика определения бора в сиропах лактулозы методом флуориметрии боробепзоинового комплекса.

Рисунок 1 - Схема проведения исследований

Разработана методика газо-хроматографического определения углеводов молока, в частности, а- и Р-аномеров лактозы, а также лактулозы. Особенностями метода являются выбор насадки, вид колонки, принцип программирования температуры, а также природа реагента, используемого при получении триметилсилилпроизводных углеводов.

Экспериментальные исследования по минерализации сиропов лактулозы методом сухого озоления с добавкой раствора карбоната натрия в платиновых или алундовых тиглях при температуре 600°С показали, что в указанных условиях потерь бора не наблюдается.

Обработка экспериментальных данных, построение графиков, аппроксимация поверхностей отклика выходных параметров и их оптимизация проводилась на ПЭВМ Pentium IV с использованием пакета прикладных программ Statistica Neural Networks v.4,0e и Statistica v. 5,7 и 6,0.

Глава 3. Химико-технологические проблемы получения стереоизомерных форм лактозы как сырья для получения лактулозы и некоторые пути их решения

Проведен системный анализ возможностей получения аномерных форм молочного сахара из традиционного и нетрадиционного лактозосодержащего сырья. В качестве нетрадиционного лактозосодержащего сырья предложено использовать безбелковую фазу, образующуюся после комплексо-образования белков молочной сыворотки с полисахаридами, а также равновесную жидкость, получающуюся при обработке обезжиренного молока натрий-карбоксиметилцеллюлозой.

Проведенный анализ химико-технологических проблем получения стереоизомерных форм лактозы как сырья для получения лактулозы свидетельствует о возможности использования как традиционного, так и нетрадиционного лактозосодержащего сырья при производстве лактулозы. Отмечено, что в отсутствии высокоэффективного катализатора предельно возможная степень изомеризации лактозы определяется массовой долей Р-аномера лактозы. В присутствии же высокоэффективного катализатора степень изомеризации лактозы существенно выше. Для объяснения отмеченных закономерностей и достижения большей управляемости реакцией изомеризации проведено теоретическое исследование реакционной способности молекулы лактозы с привлечением аппарата квантовой химии.

С целью прогнозирования региоселективности каталитической изомеризации лактозы в водно-щелочных средах рассмотрено строение молекулы лактозы с использованием пакета прикладных программ HyperChem Release 7.01 for Windows Molecular Modeling System.

Строение молекулы лактозы было получено исходя из базы данных вышеупомянутой программы с последующим расчетом геометрии молекулы алактозы методом молекулярной механики по алгоритму Polak-Ribeire, a также методом локального минимума в силовом поле Amber 2. При расчете по второму способу были введены ограничения по величинам валентных и торсионных углов, полученные экспериментально (Hirotsu К., Shimada A.

Bul. Chem. Soc. Japan. 1974. v. 47. P. 1872). В частности, величина торсионного угла С(1')-О(1)-С(4)-С(3) составляет 152,3° при расчете по первому способу и 97,8° - по второму (в эксперименте 94,6°). Наибольшее отклонение отмечено в величине торсионного угла между атомами С(4')-С(5')-С(6')-О(6'), а именно при расчете по первому способу угол равен -162,8°, а по второму способу равен +178,6° (в эксперименте +178,7°).

Таблица 1 - Зависимость величины торсионных углов от метода оптимизации конформации молекулы лактозы

Торсионный угол Величина торсионного угла, полученного:

Hirotsu К., Shimada A (эксперимент) Методом молекулярной механики по алгоритму Polak-Ribiere Методом локального минимума в силовом поле Amber 2

О(5')-С(1')-О(1')-С(4) - 92,6° - 93,2° - 92,2°

С(2')-С(1')-О(1')-С(4) 146,2° 149,3° 146,5°

С(1')-О(1')-С(4)-С(3) 94,6° 152,3° 97,8°

С(1')-О(1')-С(4)-С(5) -143,0° -86,1° -143,0°

С( 1')-О( 1')-С(4)-О( 1) 189,0° -134,8° 159,9°

0(5')-С(5')-С(6')-0(6') 59,4° 76,5° 59,4°

С(4')-С(5')-С(6')-О(6') 178,7° -162,8° 178,6°

О(5)-С(5)-С(6)-О(6) 63,2° 74,4° 63,1°

С(4)-С(5)-С(6)-О(6) -177,6° -165,9° -175,0°

О(1)-С(1)-С(2)-О(2) - -17,8° -9,1°

0(1)-0(2) - 2,51 А 2,50 А

Анализ полученных данных показал, что второй метод расчета дает результаты наиболее близкие к экспериментальным данным, поэтому было принято решение в дальнейшем работать с молекулой лактозы,

оптимизированной по второму способу. Конформация оптимизированной молекулы лактозы представлена на рис. 2.

Рисунок 2 - Строение молекулы а-лактозы

Для оценки реакционной способности методом локального минимума определено распределение электронной плотности в молекуле лактозы. Результаты расчета распределения молекулярного электростатического потенциала в двумерном пространстве показаны на рис. 3. Известно, что молекулярный электростатический потенциал характеризует энергию электростатического взаимодействия между молекулярным (отрицательным и положительным) распределением заряда и единичным положительным бесконечно малым зарядом.

Рисунок 3 - Молекула а-Б-лактозы. Карта распределения молекулярного электростатического потенциала при расчете методом локального минимума

Учитывая тот факт, что молекулярный электростатический потенциал определяет активные центры взаимодействующих молекул, был проведен

компьютерный расчет пространственного распределения молекулярного электростатического потенциала, приведенный на рис. 4.

Рисунок 4 - Молекула а-Б-лактозы. Пространственная картина распределения молекулярного электростатического потенциала

Хорошо видны области с повышенной электронной плотностью, на которые в первую очередь может быть направлена атака электрофильного реагента, а также области с минимумом электронной плотности, на которые может быть обращена атака нуклеофильных реагентов. В частности, на атомах кислорода при С1 и С2 (рис. 4) в глюкозном остатке молекулы лактозы электронная плотность составляет -0,304 и -0,307 соответственно, что предопределяет атаку электрофильных частиц.

Соответствующие величины электронной плотности на атомах водорода при этих же атомах кислорода составляют 0,207 и 0,209, что будет, способствовать первоочередной атаке нуклеофильных частиц, направленной на эти атомы.

Таким образом, локализация областей с дефицитом электронной плотности может служить объяснением направления атаки нуклеофильных реагентов с последующим образованием оксинитрилов, оксимов, гидразонов, ендиолов и других химических производных. По нашему мнению, наибольший интерес представляет реакция изомеризации лактозы, протекающая через стадию образования ендиола в присутствии или отсутствии катализаторов.

Глава 4. Исследование процесса изомеризации лактозы в лактулозу с использованием высокоэффективного катализатора в щелочных восстановительных средах

Предложен гипотетический механизм реакции изомеризации лактозы в лактулозу в щелочных средах с использованием боратов.

Наиболее «кислой» в моно- и дисахаридах является так называемая «аномерная» ОН-группа. Эта группа по преимуществу участвует в комплексообразовании наряду с соседней ОН-группой, что подтверждено методом ЯМР В11.

В последнее время установлено, что не только фуранозные формы моноз могут образовывать боратные комплексы. Ациклические формы также взаимодействуют с борат-ионами, если имеют син-1,2 или син-1,3 ОН-группы. При комплексообразовании вицинальных ОН-групп с тетраэдрическим [В(ОН)4]~-анионом наиболее благоприятными конформациями являются:

- син-перипланарная (цис-конформация) с расстоянием между 0-0 в пределах 2,5А и углом между связями С-ОН а=±30°;

- синклинальная, у которой в пиранозном кольце вицинальные группы ориентированы аксиально-экваториально.

Расстояние между атомами кислорода 0-0 для тетрагонального бора (в ионе [В(ОН)4] ) равно 2,40-2,44 А. Таким образом, тетрагидроксоборат-ион будет образовывать комплексы с теми полигидроксисоединениями, в которых по меньшей мере две гидроксильные группы отделены друг от друга или могут быть легко приближены друг к другу на расстояние приблизительно 2,4 А.

Анализ расстояний между атомами кислорода при С1 и С2 в молекуле а-лактозы показывает, что расстояние между ними составляет 2,50А (рис. 2), эффективный отрицательный заряд на атоме кислорода при С1 также наибольший (рис. 3). Таким образом, наиболее вероятно образование боратного комплекса при взаимодействии тетраборат-иона с гидроксильными группами при С1 и С2 (рис 5).

Рисунок 5 - Строение комплекса тетрагидроксоборат-лактоза

Известно, что комплексообразование обнаруживается по изменению оптического вращения. Оптическое вращение сильно меняется только тогда, когда комплекс образуется при двугранном угле между ОН-группами около

60°, в этом случае комплексообразование деформирует цикл, что и приводит к изменению оптического вращения.

Исходная величина двугранного угла в молекуле а-лактозы между ОН-группами при С1 и С2 составляет -9,1° (по данным ЫурегСИеш 7.01).

В результате протекания процесса комплексообразования двугранный (торсионный) угол О2-С2-С1-О1 изменился и после оптимизации геометрии полученного комплекса с использованием полуэмпирического метода Ро1ак-ШЬегге оказался равным 8,63°, что свидетельствует об изменении конформации пиранозного цикла глюкозы.

Для изучения закономерностей процесса взаимодействия лактозы с тетрагидроксоборат-ионом были проведены эксперименты, в которых измерялся удельный угол вращения поляризованного света раствором лактозы в зависимости от мольной доли добавленного тетрабората калия.

Из рисунка 6 видно, что взаимодействие лактозы с тетрагидроксоборат-ионом сопровождается появлением двух максимумов, которым соответствуют мольные соотношения тетраборат : лактоза 0,25 и 0,5.

25 60 -—|—:-

О 0.2 0.4 О.в 0,8

МОЛЬНОЕ СООТНОШЕНИЕ ТЕТРАБОРАТ : ЛАКТОЗА

Рисунок 6 - Зависимость удельного угла вращения раствора лактозы от мольной доли тетрабората

Учитывая соотношения тетрабората калия и тетрагидроксоборат-иона, можно сделать предположение, что наибольшие изменения конформации лактозы наблюдаются при эквимолярном соотношении, а также при соотношении, когда на 2 молекулы лактозы приходится один тетрагидроксоборат-ион, т.е. нельзя исключать возможности образования надмолекулярного комплекса, который разрушается при увеличении содержания тетрагидроксоборат-иона в растворе с образованием устойчивого циклического тетрагидроксоборат-лактозного комплекса, показанного на рис. 5.

В дальнейшем при повышении температуры и увеличении концентрации гидроксид-ионов происходит нуклеофильная атака гидроксид-иона, направленная на атом водорода при а-углеродном атоме, т.е при С2. В результате этого протекает реакция элиминирования по механизму Е2 и образуется ендиол в виде комплекса с тетрагидроксоборат-ионом (рис. 7).

он

н 6Ч

но/ ^ОН

•Н

но

■0

:нгон

\

О'

н

он

+ он

но

Рисунок 7 - Механизм изомеризации лактозы в присутствии

тетрагидроксоборат-иона

Это связано с тем, что энергия активации реакций элиминирования выше, чем реакций замещения, поэтому при повышении температуры элиминирование преобладает над замещением независимо от того, имеет ли реакция первый или второй порядок.

Известно, что боратно-углеводные соединения разрушаются при добавлении кислоты с освобождением сахара и образованием соли борной кислоты. Поэтому подкисление системы приводит к разрушению комплекса тетрагидроксоборат-ендиол, образованию борной кислоты и ендиола. Образовавшийся ендиол изомеризуется в наиболее устойчивую кетонную форму, т.е. в лактулозу в ациклической форме. В дальнейшем, в результате таутомерных превращений, образуется равновесная система, содержащая 50% р-пиранозной, 40% р-фуранозной и 10% а-фуранозной форм лактулозы, что было доказано в результате обработки спектров ЯМР (одномерного и двумерного COSY-спектра), полученных совместно с сотрудниками ИНЭОС АН РАН (рис. 8).

Все три формы лактулозы находятся в термодинамическом равновесии и их относительное содержание зависит от внешних условий (среда, рН, температура и т. д.).

Опытным путем было установлено, что использование сульфита натрия в процессе изомеризации резко уменьшает образование окрашенных продуктов реакции, что связано с протеканием в реакционной смеси химических реакций восстановления окислителей и снижением величины окислительно-восстановительного потенциала системы.

Кроме этого, сульфит-ион участвует в формировании промежуточных комплексов, возникающих при взаимодействии альдозы с

тетрагидроксоборат-ионом и смещает равновесие реакции в сторону образования кетозы.

Рисунок 8 - Спектр ЯМР13С аномерных центров равновесного раствора лактулозы

В результате последующих исследований было предложено добавлять сухую лактозу в водный раствор сульфита натрия, тетрагидроксобората натрия и гидроксида натрия при температуре не выше 80°С и выдерживать систему при интенсивном перемешивании до достижения постоянной величины значения угла вращения плоскости поляризации. В дальнейшем изомеризованный раствор охлаждался, подкислялся и деминерализовывался методом электродиализа и ионного обмена. Новизна технического решения подтверждена патентом РФ.

Таким образом, на основе теоретических изысканий предложен механизм изомеризации а-лактозы в лактулозу в присутствии высокоэффективного катализатора тетрагидроксоборат-иона и стабилизирующей добавки в виде сульфита натрия.

В работе проведена оценка физико-химических и медико-биологических свойств бора и его производных, которая показала, что бор является эссенциальным микроэлементом, однако, учитывая его кумулятивные свойства, необходимо строго контролировать содержание бора в концентратах лактулозы и не допускать превышения остаточных количеств бора выше нормативно установленных значений.

Глава 5. Изучение влияния основных параметров технологического процесса на степень изомеризации лактозы в лактулозу

В рамках изучения влияния основных технологических параметров на процесс изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии борной кислоты и сульфита натрия была проведена комплексная оптимизация вышеуказанного технологического процесса. Комплексная оптимизация технологических режимов обычно заключается в определении условий проведения и. возможности управления ходом технологического процесса, обеспечивающих максимально эффективный результат, т.е. качественные характеристики готового продукта и экономическую эффективность разработанной технологии.

В соответствии с методологией априорного ранжирования, учитывая литературные данные и результаты предварительных экспериментов, осуществлен отбор основных переменных параметров, оказывающих значимое влияние на степень изомеризации лактозы в лактулозу, а также определены интервалы их варьирования. В качестве переменных параметров были выбраны следующие факторы:

1. Массовая доля лактозы, %.

2. Молярное соотношение борная кислота:лактоза.

3. Массовая доля стабилизатора, %.

4. Активная кислотность, ед рН.

5. Температура, °С.

6. Время, мин.

Функциями отклика (выходными параметрами) были выбраны:

1. Степень изомеризации лактозы в лактулозу:

где СЛАКТОЗЫ - массовая доля лактулозы в растворе после изомеризации, %;

Сшстозы - массовая доля лактозы в растворе до изомеризации, %.

2. Уровень протекания побочных процессов оценивался по оптической плотности D1_400HM при 1,0 %-м содержании сухих веществ в анализируемом растворе.

Таким образом, для исследования шести факторов при их изменении на пяти уровнях был применен ортогональный план из 25 опытов в 3-х кратной повторности. При различных сочетаниях факторов определяли степень изомеризации лактозы и уровень протекания побочных реакций (по оптической плотности).

Полученные результаты были обработаны с использованием пакета прикладных программ Statistica Neural Networks v.4,0e и Statistica v. 5,7 и 6,0.

На начальном этапе анализа экспериментальных данных была создана архитектура нейронной сети, т.е. многослойный персептрон (рис. 9) с шестью входными переменными и одной выходной переменной - функцией, что и являлось моделью системы.

На следующем этапе осуществлялась обработка массива нейронной сетью и полученные результаты оптимизировались.

Генетический алгоритм позволяет учесть все межфакторные взаимодействия и комплексно оптимизировать технологический процесс изомеризации лактозы. Моделью процесса в пакете прикладных программ Neural Networks является нейронная сеть, которая способна не только к адаптации, но и к интерполяции данных. Таким образом, был получен теоретический массив расчетных данных, состоящий из более, чем 3000 виртуальных опытов, в которых степень изомеризации лактозы в лактулозу варьировала от 0 до 95%.

промежуточные

процесса изомеризации лактозы в лактулозу

Анализ массива данных показывает, что принципиально возможно управление процессом изомеризации и получение желаемой степени конверсии лактозы в лактулозу.

Экспериментальные исследования по изомеризации лактозы в лактулозу, проведенные в соответствии с теоретически рассчитанными параметрами, показали полную адекватность расчетным данным.

При выборе оптимальных режимов проведения процесса изомеризации лактозы в присутствии высокоэффективного катализатора принимались во внимание не только степень изомеризации, но и ряд других параметров, в частности, молярное соотношение борная кислота:лактоза, массовая доля лактозы в растворе, а также время проведения реакции изомеризации. При этом максимально возможная степень изомеризации лактозы должна обеспечиваться при минимально возможном молярном соотношении НзВОз:лактоза и непродолжительном времени термостатирования высококонцентрированного раствора лактозы. Этим требованиям в полной мере удовлетворяют параметры опыта № 96 из массива данных. В соответствии с этими режимами в высококонцентрированном растворе лактозы при времени термостатирования не более 60 минут и молярном

соотношении Н3ВО3:лактоза меньше 1,0, изомеризации подвергается не менее 86% лактозы в лактулозу.

Апробация оптимальных параметров, проведенная в лабораторных и производственных условиях, показала полную адекватность расчетным данным, воспроизводимость результатов, а также возможность получения концентрата лактулозы с 86%-й степенью изомеризации лактозы. Состав концентрата лактулозы показан на рис. 10. Следует отметить, что в литературе максимально возможная степень изомеризации лактозы до сих пор не превышает 80%. Газо-жидкостная хроматография полученного концентрата свидетельствует не только о высокой эффективности разработанного комплексного катализатора, но и о его особой селективности, т.к. содержание побочного продукта реакции изомеризации галактозы пренебрежимо мало по сравнению с содержанием целевого продукта.

Рисунок 10- Газо-жидкостная хроматография концентрата лактулозы (оптимальные параметры проведения процесса изомеризации)

Программа Statistica Neural Networks v.4,0e дает возможность получить и проанализировать результаты в ЗD-пространстве при изменяющихся значениях визуально невидимых факторов, что позволяет учесть наличие всех межфакторных взаимодействий и провести оптимизацию, интерполяцию и экстраполяцию полученных данных. Для эффективной оптимизации осуществляют оценку «срезов» поверхностей отклика для всех вариантов межфакторных взаимодействий, т.к их учет может дать

Ла юуло .

Лакто»я.....

Галактоза,

Cr nepfci«» ня абсолютно сухое к» гшсство)

возможность выявить оптимальные условия проведения технологического процесса изомеризации лактозы в лактулозу.

Для определения граничных условий действующих факторов данные из приложения Neural Networks были экспортированы в пакет прикладных программ Statistica.

При проведении технологического процесса целесообразно учитывать граничные условия действия факторов с целью получения максимального выхода целевого продукта. В работе было изучено попарное влияние параметров при прочих оптимальных на протекание процесса изомеризации лактозы, в частности, на ее степень изомеризации.

На рис. 11 представлена поверхность отклика выходного параметра (степень изомеризации) и изолинии ее сечений в зависимости от температуры и времени выдержки реакционной смеси при прочих оптимальных условиях, позволяющих выполнять анализ оптимальных условий действия конкретных технологических параметров (температура и время).

Рисунок 11 - Поверхность отклика выходного параметра и изолинии ее сечений в зависимости от температуры и времени проведения процесса изомеризации

Кроме этого, в работе изучено попарное влияние активной кислотности (рН) и времени выдержки, массовой доли сульфита натрия и времени выдержки, молярного соотношения борная кислота:лактоза и времени выдержки, массовой доли лактозы и времени выдержки, активной кислотности и температуры реакционной среды, массовой доли сульфита натрия и температуры реакционной среды, молярного соотношения борная кислота:лактоза и температуры реакционной среды, массовой доли лактозы и температуры реакционной среды (рис. 12) на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

Рисунок 12 - Поверхность отклика выходного параметра и изолинии

ее сечений в зависимости от массовой доли лактозы и температуры

реакционной смеси

Проведенный анализ закономерностей влияния основных технологических параметров на степень изомеризации лактозы в лактулозу согласуется с предложенным ранее механизмом изомеризации, а результаты проведенных исследований были взяты за основу при разработке технологий.

Оборотной стороной высокоэффективного катализатора является его природа. Проведенная оценка физико-химических и медико-биологических свойств борсодержащих соединений свидетельствует о необходимости проведения исследований закономерностей удаления борсодержащих. соединений из углеводсодержащих водных растворов, в частности, из сиропа лактулозы.

Глава 6. Изучение процесса удаления бора из углеводсодержащих растворов

Наши попытки удалить бораты методом электродиализа в широком диапазоне рН оказались безуспешными. Известно, что при высоких значениях рН борат-ион взаимодействует с углеводами с образованием ионогенных водорастворимых комплексов. По всей вероятности, гидродинамический радиус образующихся комплексов лактулоза-борат достаточно велик, что не позволяет им проходить сквозь ионоселективную мембрану в процессе проведения процесса электродиализа. С другой стороны, при подкислении системы происходит распад борат-углеводных комплексов с образованием слабодиссоциированных молекул борной кислоты, прохождение которых через ионоселективную мембрану также маловероятно.

Удаление боратов с помощью ионообменных смол сопряжено с определенными трудностями. Собственно ионный обмен происходит в отсутствии анионов сильных кислот (без солевого фона) и наиболее

эффективен на сильноосновных анионитах. При наличии солевого фона ионный обмен борат-ионов снижается до малозначимых величин и для сорбции бора необходимы иониты с комплексообразующими группами, например, Амберлит IRA-743 или ХЕ-243. При производстве концентратов лактулозы за рубежом для удаления бора используют борселективную смолу Амберлит IRA-743, однако сведения о режимах проведения процесса весьма ограничены. Учитывая высокую стоимость импортной борселективной ионообменной смолы Амберлит IRA-743, нами были изучены закономерности сорбции бора из растворов лактулозы на анионообменной смоле IRA-400 (в ОН~форме).

В работе проводилось изучение кинетики сорбции бора ионообменной смолой IRA-400 (в ОН~форме) из растворов лактулозы. По экспериментальным данным были рассчитаны константы скорости реакции в зависимости от температуры:

t, °С 20 30 40

к, мин"' 0,094 0,100 0,127

По величинам к была найдена средняя наблюдаемая энергия активации, которая составила 11600 Дж/моль. Считается, что такой уровень энергии активации характерен для диффузионных процессов.

Скорость протекания процесса сорбции бора из сиропов лактулозы на анионите IRA-400 (в ОН форме) определяется следующими основными стадиями:

- диффузия бора (в виде борной кислоты или борат-ионов) из объема раствора к поверхности ионита;

- диффузия бора внутри зерна ионита;

- взаимодействие бора с матрицей ионита.

С целью определения коэффициента диффузии бора была изучена зависимость F от величины т"2 (рис. 13), где т - время контакта, с.

F - степень достижения равновесия, определяемая по формуле:

где - исходная концентрация бора,

С» - концентрация бора при равновесии, Cj - текущая концентрация бора.

Анализируя профиль полученной зависимости, можно сделать предположение, что ее прямолинейный характер свидетельствует о внутренней диффузии как о стадии, определяющей скорость протекания процесса сорбции. В этом случае степень достижения равновесия F(T)

зависит только от безразмерного параметра - коэффициент

внутренней диффузии, Го - радиус частиц, см. Радиус зерна ионообменной смолы IRA-400, используемой в работе, равен 0,04 см.

Рисунок 13 - Скорость достижения равновесия при извлечении бора из сиропа лактулозы при 20°С с использованием смолы 1КЛ-400 (в ОН" форме)

По аппроксимационному уравнению Ю. П. Знаменского с усреднением по всей экспериментальной кривой был рассчитан коэффициент внутренней диффузии бора в фазу ионита. При этом для каждого значения находилось значение Вт. Кинетическая зависимость Вт = А[т) показана на рис. 14. Прямолинейная зависимость функции от времени дополнительно подтверждает внутридиффузионный характер кинетики ионного обмена.

В-С

О,в

<

0,4 i.

0,2

О

О 40 120 ас 2ИО ЗАО т ,сск

Рисунок 14 - Кинетическая зависимость Вт = f[T) для расчета коэффициента внутренней диффузии процесса извлечения бора из сиропа лактулозы с использованием анионообменной смолы IRA-400 (в ОН" форме)

Коэффициент В определяется тангенсом угла наклона полученной прямой:

B = tga = 2,47-l(r3. (2)

После этого рассчитывается коэффициент внутренней диффузии из соотношения

В соответствии с уравнением (3) эффективный коэффициент внутренней диффузии

Экспериментальные данные и результаты расчета приведены в табл. 2.

Таблица 2 - Расчет коэффициента внутренней диффузии при сорбции бора из сиропа лактулозы анионитом IRA-400 (в ОН" форме)

Важными характеристиками ионообменных смол являются величины их обменной емкости и константы ионообменного равновесия.

Предельную равновесную обменную емкость анионита IRA-400 (в ОН" форме) и константу ионообменного равновесия для системы определяли в статических условиях методом переменных концентраций.

Экспериментальные данные обрабатывали по уравнению Б. П. Никольского, преобразованному А. Т. Давыдовым в следующий вид:

(4)

IС0У-3)

где S - количество десорбированных гидроксид-ионов, ммоль-экв на 100г сорбента;

80 - предельная сорбция, ммоль-экв на 100 г сорбента; С0 - исходная концентрация бора (в пересчете на НгВО^), выраженная в ммоль-экв/мл;

К - константа ионообменного равновесия; V - объем реагирующего раствора, в мл на 100 г сорбента; заряды обменивающихся ионов.

При нанесении на график значений

получается

изотерма сорбции в виде прямой линии (рис.15) при условии постоянства констант, причем значение у при х=0 дает SO - величину предельной сорбции.

Небольшая величина константы ионообменного равновесия, по всей вероятности, свидетельствует о сложном и многоступенчатом механизме сорбции бора из сиропов лактулозы анионообменной смолой IRA-400 (в ОН~ форме). В частности, можно предположить существование стадии:

2Я-0Н+4Н3В0З^КГВ407 + 7Н20. (5)

Тем не менее основной реакцией, протекающей в процессе удаления бора из сиропов лактулозы, можно предположить следующую:

Я-ОН + Н2ВО; 5 Я-НзВОз + ОН". (6)

Рисунок 15 - Графическое определение константы ионообменного равновесия и величины предельной сорбции

Величина предельной сорбции смолы 1КА-400 (в ОН" форме) по отношению к дигидроортоборат-иону (НгВО^), определенная из графика

14,2 мг бора/г смолы.

С целью изучения влияния линейной скорости протекания сиропа лактулозы через ионообменную колонку на эффективность процесса сорбции бора были получены выходные кривые ионного обмена при 20°С, представленные на рис.16.

Рисунок 16 - Выходные кривые удаления бора из сиропа лактулозы при различных линейных скоростях элюирования (20°С) о - линейная скорость элюирования 0,01 см/с; Б - линейная скорость элюирования 0,05 см/с

Очевидно, повышение скорости элюирования сиропа лактулозы с 0,01 см/с до 0,05см/с существенно уменьшает эффективность использования ионита с 87 до 52%. Уменьшение линейной скорости элюирования ниже 0,01 см/с нецелесообразно, ввиду значительного снижения производительности процесса.

В производственных условиях оперативный контроль процесса удаления бора из сиропа лактулозы можно проводить посредством измерения величины рН сиропа, выходящего из ионообменной колонны. Это связано с тем, что величина рН сиропа лактулозы на входе в ионообменную колонну равняется 1,5. По мере протекания процесса ионного обмена происходит сорбция дигидроортоборат-ионов и десорбция эквивалентного количества гидроксид-ионов, что приводит к значительному повышению рН сиропа лактулозы на выходе из колонны. На рис. 17 приведены типичные кривые изменения массовой доли сухих веществ, массовой доли бора и величины рН сиропа лактулозы в процессе его элюирования из ионообменной колонны.

Рисунок 17 - Выходные кривые изменения массовой доли сухих веществ (-о-), массовой доли бора (-о-) и величины рН (- • -) в процессе извлечения бора из сиропа лактулозы с использованием анионообмен-ной смолы IRA-400 (в ОН форме) при температуре 20°С и линейной скорости протока элюента 0,01 см/с

Проведение процесса ионообменной обработки с соблюдением указанных параметров дало возможность получать очищенный сироп лактулозы, в котором содержание бора минимизировано и соответствует самым высоким нормативам, в частности, требованиям фармакопеи США и Великобритании.

Выходные кривые десорбции бора и изменения оптической плотности в процессе элюирования представлены на рис 18.

Рисунок 18 - Выходные кривые десорбции бора (-о-), изменения оптической плотности элюента (-о-) и массовой доли гидроксида натрия (-• -) от объема пропущенного регенерирующего раствора

Проведенный анализ закономерностей влияния основных технологических параметров на степень изомеризации лактозы в лактулозу, а также исследования кинетических и динамических закомерностей удаления борсодержащих соединений из лактулозосодержащих систем явились основой для разработки технологии и требований к аппаратурному оформлению процесса получения концентрата лактулозы с использованием высокоэффективного и селективного катализатора в виде борной кислоты и стабилизатора в виде сульфита натрия.

Глава 7. Разработка технологии и требований к аппаратурному оформлению процесса получения концентрата лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора

Теоретический анализ и экспериментальные исследования процессов изомеризации лактозы в присутствии высокоэффективного катализатора, а также деминерализации системы методом электродиализа и ионного обмена позволили сформулировать требования к химическому составу концентратов лактулозы и разработать технологию его реализации.

Модульно-операторная схема производства концентрата лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора, разработанная в соответствии с требованиями систем технологий и систем машин, приведена нарис. 19.

Рисунок 19 — Модульно-операторная схема технологии лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора

1—смешивание; 3,5—химическое превращение; 6-разделение; 2,7,9 — нагревание/охлаждение; 4 — электродпализ; 8.10-концентрирование; Мх - М15 - материальные потоки

Каждый технологический элемент представлен в виде типового технологического оператора, совершающего определенную операцию в рамках сформированного модуля. Значения материальных потоков технологии концентратов лактулозы использованы при формировании технологических схем.

Формирование оптимальной структуры технологии концентратов лактулозы связано с минимизацией ресурсных затрат, упрощением и сокращением числа аппаратурно-процессовых единиц, повышением надежности и снижением энергоёмкости производства. С этих позиций оптимальным структурным вариантом системы является:

• совмещение процесса нагревания и экзотермической реакции растворения гидроксида натрия в модуле приготовления реакционной смеси и внесения в нее лактозы;

• исключение процесса кристаллизации лактозы вследствие высокой степени ее изомеризации в лактулозу;

• использование высококонцентрированного раствора лактозы в реакционной системе с ее последующим электродиализом;

• регулирование химического состава изомеризованного раствора методом электродиализа с удалением 80% низкомолекулярных компонентов;

• выделение высокоэффективного катализатора из деминерализованного изомеризованного раствора методом ионного обмена;

• использование головной фракции элюента, полученного при регенерации анионообменной смолы, в качестве высокоэффективного катализатора процесса изомеризации лактозы;

• совмещение процессов пастеризации и сгущения очищенного концентрата лактулозы.

Особенностью предложенного модульного алгоритма является введение обратной связи, реализованной путем многократного использования высокоэффективного катализатора для изомеризации лактозы в лактулозу после регенерации его в модуле ионообменной обработки системы, а также применение многоуровневых критериев качества.

Для опытно-промышленной проверки технологии лактулозы на базе государственного унитарного предприятия «Производственно-экспериментальный завод РАСХН» (г. Москва, ВНИМИ) была смонтирована модульная линия. В состав линии были включены следующие основные аппаратурно-процессовые единицы:

• участок приемки-подготовки сырья,

• реактор для проведения процесса изомеризации,

• пилотная ЭД-установка на базе модуля ЭДУ-400,

• модуль ионного обмена на базе ионообменных фильтров серии HFS,

• насосы,

• вакуум-выпарная установка,

• промежуточные емкости.

Проведенный комплекс работ позволил сформировать исходные требования на комплект оборудования для производства концентратов

лактулозы, а разработанные параметры использованы в технологических регламентах и нормативной документации на углеводный модуль «Алкософт», концентрат лактулозы «Лактусан» и концентрат лактулозы фирмы «Легион».

Воспроизводимость параметров подтверждается актами выработки концентратов лактулозы.

Товарные знаки зарегистрированы производителями в ФИПС.

Глава 8. Изучение физико-химических и медико-биологических свойств концентратов лактулозы и оценка путей их использования

Разработанная технология реализована на практике без привлечения государственных средств в ООО «Фелицата-Холдинг» (Н. А. Киселев) и ЗАО «Лактусан» (В. В. Ким), которые производят концентраты лактулозы под торговыми марками «Лактусан» и «Алкософт». Один из концентратов «Лактусан» предназначен для использования в пищевой промышленности, в том числе в продуктах детского питания в качестве бифидогенной пищевой добавки.

Состав и свойства концентрата лактулозы «Лактусан» (ТУ 9229-00443576397-01) приведены в таблице 3.

Таблица 3 - Показатели концентрата лактулозы «Лактусан»

Наименование показателя Характеристика продукта

Внешний вид и консистенция Однородная, вязкая жидкость. Допускается небольшой осадок молочного сахара

Вкус и запах От кисло-сладкого до сладкого, чистый, без посторонних привкусов и запахов

Цвет От бесцветного до желтого

Массовая доля сухих веществ, %, не менее 55,0

Массовая доля лактулозы, %, не менее 35,0

Массовая доля остальных углеводов, %, не более 19,0

Массовая доля золы, %, не более 1,0

Концентрат лактулозы «Алкософт» является бифидогенной пищевой добавкой и предназначен для использования в алкогольных, слабоалкогольных и безалкогольных напитках для улучшения органолептических показателей и частичного или полного предотвращения их токсичности.

Состав и свойства концентрата лактулозы «Алкософт» (ТУ 9229-00343576397-01) приведены в таблице 4.

Таблица 4 - Показатели концентрата лактулозы «Алкософт»

Наименование показателя Характеристика продукта

Внешний вид Однородная, вязкая жидкость. Допускается небольшой осадок лактозы, растворяющейся при нагревании до 75-80°С

Вкус и запах Кисло-сладкий, чистый, без посторонних привкусов и запахов.

Цвет От бесцветного до светло-желтого

Массовая доля сухих веществ, %, не менее 55,0

Массовая доля лактулозы и галактозы, %, не менее 40,0

Массовая доля остальных углеводов, %, не более 14,0

Массовая доля золы, %, не более 1,0

Концентраты лактулозы «Лактусан» и «Алкософт» прошли медико-биологическую апробацию в медицинских учреждениях и клиниках г. Москвы, Ярославля, Иваново, Барнаула, Перми и др., в Институте Питания РАМН, в ПНИЛ медицинской цитологии Российской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ, НИИ Наркологии Минздрава РФ и в других организациях. Концентраты лактулозы награждены дипломами и золотыми медалями («Пища. Экология. Человек. Москва. 2001», «III Московский международный салон инноваций и инвестиций. Москва. 2003»).

Глава 9. Технико-экономическая, экологическая и социальная оценка разработанных технологий

В настоящее время производство лактулозы осуществляется на арендованных площадях ГУП «Производственно-экспериментальный завод РАСХН». Ежемесячно производится 8-10 тонн сиропа лактулозы. Ассортимент выпускаемой лактулозосодержащей продукции ООО «Фелицата Холдинг»:

1. Пищевая добавка «Лактусан», потребителями которой являются предприятия молочной и хлебобулочной промышленности (более 50 предприятий).

2. Пищевая добавка «Углеводный модуль «Алкософт», которая используется предприятиями ликеро-водочной промышленности в качестве рецептурной добавки для крепких алкогольных напитков.

3. Пищевая добавка «Лактулоза сухая» для производства сухих функциональных продуктов питания (кисели, каши и т.д.).

Необходимо отметить, что в настоящее время лактулоза востребована в основном парафармацевтическим рынком и рынком пищевого производства (молоко, алкоголь). Тем не менее «000 Фелицата Холдинг» планирует освоить фармацевтический рынок (лекарственные препараты), рынки ветеринарных кормовых добавок и лечебной косметики.

В работе обобщен опыт и предложены некоторые пути использования лактозы и ее производной лактулозы при производстве кисломолочных, безалкогольных и алкогольных напитков.

Реализуя уникальные свойства лактозы по поглощению ароматов и красителей (особенно большую поглощающую способность демонстрирует ангидридная форма а-лактозы), в работе разработана рецептура пищевой добавки «Ванилин МС» на основе ванилина и молочного сахара-сырца высшего сорта (ТУ 9199-006-461623908-01).

В ликеро-водочной промышленности улучшение органолептических показателей особых водок обусловлено свойством лактозы адсорбировать ароматические вещества на поверхности молекул и при относительно небольшом содержании эфирных масел придавать напитку исключительно мягкий вкус и приятный аромат, гармонично сочетающиеся с естественным спиртовым ароматом и вкусом напитка. Исходя из этих предпосылок, были разработаны рецептуры особых водок «Новая русская» и «Пикет» с использованием лактозы. Рецептура «Пикета» запатентована, водка выпускается с 1995 года и пользуется заслуженным спросом у потребителей.

На основании результатов медико-биологических исследований разработана рецептура безалкогольного низкокалорийного среднегази-рованного напитка «Хрустальный» с использованием концентрата лактулозы «Лактусан».

Возможность и целесообразность использования лактулозы при производстве алкогольных напитков логически обоснована не только ее большей сладостью в сравнении с лактозой, но и ее лечебно-

профилактическими свойствами. В ПНИЛ медицинской цитологии Российской медицинской академии последипломного образования МЗ РФ было проведено комплексное исследование влияния лактулозы (в виде концентрата «Алкософт») на состояние пищеварительной системы, почек с одновременной оценкой микробиоценоза кишечника и микроэлементного состава сыворотки крови в экспериментальной модели алкогольной интоксикации. Экспериментальными и клинико-лабораторньши исследованиями показано, что «Алкософт» оказывает выраженный защитный эффект на пищеварительную систему и значительно ослабляет повреждающее влияние алкоголя на почки. «Алкософт» при его применении одновременно с алкоголем препятствует развитию дисбиотических нарушений и способствует улучшению состояния кишечной микрофлоры.

В 1996 г. была впервые разработана рецептура водки особой «45 параллель» с использованием лактулозы. К настоящему времени специалистами ВНИИ пищевой биотехнологии разработано свыше 30 рецептур водок с лактулозой, в том числе «XXI век», «Москва златоглавая» и другие. Использование лактулозы в алкогольных напитках защищено патентами РФ. Водки, содержащие «Алкософт», награждены множеством медалей и дипломов различных выставок, ярмарок, научных конференций, в том числе международных, за высокое качество и уникальные свойства.

При технико-экономической оценке производства концентратов лактулозы из лактозосодержащсго сырья наиболее важными являются показатели себестоимости продукции и рентабельности производства.

Анализ проведенных расчетов показывает, что концентраты лактулозы, вырабатываемые в соответствии с представленной в работе технологией, являются высокорентабельными (>80%) и имеют невысокую себестоимость. Основная статья расходов - сырье и материалы. Высокая рентабельность производства позволяет выделять достаточные средства на рекламно-коммерческую деятельность, что способствует продвижению товара на рынке. Все это свидетельствует об экономической целесообразности организации производства концентратов лактулозы по разработанной технологии.

Анализируя результаты экологического мониторинга, следует отметить, что на экологическую чистоту концентратов лактулозы наибольшее влияние оказывает полнота удаления высокоэффективного катализатора. В целом разработанная технология является экологически безопасной при условии соблюдения требований к сырью и материалам, правил техники безопасности и эксплуатации оборудования, а также санитарных норм, принятых на предприятиях молочной промышленности.

Социальная значимость работы обусловлена медико-биологическими аспектами, связанными с реальной возможностью использования концентратов лактулозы в продуктах массового (ординарного), детского, диетического, ттпгрнп прпфцщнтщгпплгп и м ниММДдтгпгп питания. Это, в целом, дает реальный шанс общества

I СвлИЛ* £ « «• У**" Л

путем производства функциональных продуктов питания, способствующих нормализации микроэкологии толстой кишки человека и сохраняющих его здоровье и работоспособность. .

За активное участие в проработке отдельных вопросов технологии концентратов лактулозы последнего поколения, разработку газо-хроматографического метода их анализа и внедрение лактулозы в ликеро-водочной и безалкогольной промышленности автор в составе творческого коллектива был удостоин премии Правительства Российской Федерации 2001 года в области науки и техники за работу «Разработка научных основ технологии, организация производства и использование отечественного пребиотика лактулозы для продуктов функционального питания и напитков нового поколения».

Основные результаты и выводы

1. Анализ химико-технологических проблем получения лактозы и ее производных, в частности, лактулозы, показал возможность и необходимость увеличения объемов производства и улучшения качества молочного сахара как сырья для производства лактулозы с использованием высокоэффективного и селективного катализатора.

2. Проведенный теоретический анализ строения молекулы лактоз'ы и ее химической активности с использованием методов компьютерной химии позволяет утверждать, что метод расчета по локальному минимуму дает результаты наиболее близкие к экспериментальным данным.

3. Разработаны методики количественного определения лактулозы в ее концентратах и молочных продуктах методом газо-жидкостной хроматографии и определение бора в сиропах лактулозы методом флуориметрии боробензоинового комплекса.

4. Используя метод нейронных сетей, теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза о возможности изомеризации лактозы в щелочных восстановительных средах с использованием высокоэффективного и селективного катализатора. При термостатировании высококонцентрированных растворов лактозы в присутствии борной кислоты и сульфита натрия в течение не более 60 минут степень изомеризации лактозы в лактулозу достигает 86± 1%.

5. Изучены закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии высокоэффективного катализатора. Проведена оптимизация технологических параметров процесса изомеризации по температуре, массовым долям лактозы и сульфита натрия, молярному соотношению реагентов, величине активной кислотности среды и времени термостатирования.

6. Исследованы кинетические и динамические закономерности удаления бора из углеводсодержащих растворов с использованием ионообменных смол с последующей их регенерацией. Величина средней наблюдаемой энергии активации 11600 Дж/моль и эффективный коэффициент внутренней диффузии позволяют предположить, что

кинетику процесса извлечения бора из сиропов лактулозы на анионообменной смоле (в ОН" форме) определяет внутренняя диффузия.

Установлены оптимальные режимы элюирования сиропа лактулозы и их влияние на эффективность использования ионита.

7. Разработан модульный алгоритм технологии получения концентратов лактулозы с исключением процесса кристаллизации лактозы за счет применения высокоэффективного катализатора. Особенностью алгоритма является введение обратной связи, реализованной путем многократного использования высокоэффективного катализатора для изомеризации лактозы в лактулозу после регенерации его в модуле ионообменной • обработки системы. В рамках заданных технологических параметров осуществляется регулирование состава получаемых концентратов лактулозы с применением системы многоуровневых критериев качества.

8. Изучены состав, физико-химические, медико-биологические свойства концентратов лактулозы и дана оценка некоторых путей их использования. Теоретически обоснована и экспериментально показана возможность использования лактозы и ее производной лактулозы при производстве кисломолочных, безалкогольных и алкогольных напитков.

Проведены маркетинговые исследования, технико-экономические расчеты и экологический мониторинг разработанной технологии. Показана социальная значимость работы для решения проблемы оздоровления россиян путем широкого использования лактулозы в продуктах массового (ординарного), детского, диетического, лечебно-профилактического и геродиетического питания, способствующих нормализации микроэкологии толстой кишки человека и сохраняющих его здоровье и работоспособность.

9. На основании проведенных исследований разработаны и внедрены в промышленность технологии концентрата лактулозы «Лактусан» ТУ 9229-004-43576397-01 (патент РФ № 2133778), концентрата лактулозы «Алкософт» ТУ 9229-003-43576397-01 (патент РФ № 2169775), концентрата лактулозы ТУ 9229-008-46162908-2004, а также пищевых продуктов и напитков: «Ванилин МС» на основе лактозы ТУ 9199-006-461623908-01, безалкогольный низкокалорийный среднегазированный напиток «Хрустальный» с добавкой лактулозы РЦ 9185-001-22010281 -98, водка особая «Пикет» с добавкой лактозы РЦ 10-6278-98 (патент РФ № 2101348), водка особая «Новая русская» с добавкой лактозы ТР 10-04-03-09-88, водка особая «45 параллель» с добавкой лактулозы РЦ 10-6276-98 (патент РФ 2167925).

Основное содержание диссертации изложено в следующих работах:

1. Серов А. В., Евдокимов И. А Газо-жидкостная хроматография углеводов молочной сыворотки // Тезисы докладов научно-практической конференции «Использование молочной сыворотки для производства пищевых продуктов». Углич, 1992. С. 45.

2. Comparative estimation of methods for lactulose determination // Khramtsov A. G., Ryabtseva S. A., Serov A. V., Yevdokimov I. A. 24th International Dairy Congress «Dairying in a new global environment», Melbourne, Australia, 18 - 22 Sept. 1994, Ea 24. - P. 109.

3. Ми кро фильтрация для обеспечения безопасности молочной сыворотки / А. Г. Храмцов, Т. Н. Абдулина, И. А. Евдокимов, А. В. Серов // Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук. 1994. № 2. С.62 - 63.

4. Reagentless technology of lactulose // Khramtsov A. G., Ryabtseva S. A., Yevdokimov I. A., Serov A.V., Bordanov A. N. 24th International Dairy Congress «Dairying in a new global environment», Melbourne, Australia, 18 - 22 Sept. 1994. Ha 21. P.301.

5. Сравнительный анализ методов определения сульфит-ионов в растворах лакто-лактулозы //Л. И. Евдокимова, С. В. Резванова, О. В. Мелихова, С. А. Рябцева,

A. В. Серов. Рук. деп. в ВИНИТИ № 2719. В. 95 от 10.10.95.

6. Серов А.В., Евдокимов И.А. Биотехнологические аспекты использования молочного сахара при производстве крепких алкогольных напитков // Материалы Всероссийской конференции. Ставрополь, 1996.

7. Исследования процессов образования красящих веществ как основа повышения качества сиропов лактулозы / А. Г. Храмцов, А. В. Серов, С. А. Рябцева, Л. В. Матяш // Тезисы докладов Второй Всероссийской научно-технической конференции «Прогрессивные экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки с/х продукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». Углич, 1996. С. 717.

8. Технология экологически чистых бифидогенных добавок для детского и геродиетического питания / А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева, И. А. Евдокимов, А. В. Серов,

B. Г. Папин // Сборник трудов Первой международной конференции. М.: Пищепромиздат, 1997. С. 34.

9. Промышленное производство концентратов лактулозы в Ярославской области / А. В. Серов, В. В. Ким, Н. Я. Дыкало, С. А. Рябцева // Тезисы докладов научно -практической конференции «Прогрессивные, экологически безопасные технологии хранения и комплексной переработки с/х продукции для создания продуктов питания повышенной пищевой и биологической ценности». М.: РАСХН, 1998. С. 156 - 157.

10. Лактулоза: мифы и реальность / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева,

A. В. Серов. - Ставрополь: СевКавГТУ, 1999. - 30 с.

11. Новые пищевые добавки с выраженным бифидогенным свойством / В. В. Ким, И. А. Евдокимов, А. В. Серов, Н. Г. Кроха, С. А. Рябцева // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999.

C.162.

12. Новые виды пищевых углеводных добавок с бифидогенными свойствами / В. В. Ким, И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябцева // Материалы научно-практической конференции «Комплексное использование белково-углеводного сырья в новых видах молочных продуктов». Минск, 1999. С. 21.

13. Лактоза и ее производные в производстве алкогольных напитков / А.В. Серов, И. А. Евдокимов, В. В. Ким, В. А. Поляков, И. И. Бурачевский // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999. С. 86-90.

14. Разработка алкогольных и безалкогольных напитков на основе бифидогенных производных молочного белково-углеводного сырья / А. В. Серов, В. В. Ким,

B. А. Поляков, И. А. Евдокимов // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999. С. 91 - 92.

15. Исследование мутаротации лактозы и ее изомеризации в лактулозу / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, А. Д. Лодыгин // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999. С. 109-114.

16. Физико-химические спойстпа лактулозы / С. А. Рябцева, А. В. Серов, И. А. Евдокимов, Г. Ю. Сажннов // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999. С. 115 — 120.

17. На пути к лактулозе / А. Г. Храмцов, А. В. Серов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, С. А. Киселев, В. В. Ким // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». Москва: МИИТ, 1999. С. 132- 160.

18. Российская лактулоза - XXI век. Научные основы, производство и использование / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов и др. Москва: МИИТ, 2000.-110 с.

19. Российская лактулоза: научные основы, производство и использование / А. Г. Храмиов, И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябисва // Тезисы докладов научно-практической конференции «Современные технологии пищевых продуктов нового поколения и их реализация на предприятиях АПК». Углич: РАСХН, 2000. С. 545 - 547.

20. Российская лактулоза - XXI век. Новые перспективы молочной промышленности России / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов и др. Москва: МИИТ, 2000. - 118 с.

21. Технология производства российских концентратов лактулозы / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева, А. В. Серов и др. //Доклады Российской Академии сельскохозяйственных наук. 2001. № 5. С. 46 - 47.

22. Российская лактулоза - важнейший компонент здорового питания в XXI веке / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов и др. // Материалы VI Всероссийской конференции «Здоровое питание: воспитание, образование, реклама». М.: Минздрав РФ, 2001. С. 210-211.

23. Перспективы развития технологии пребнотнка лактулозы / И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябцева, Н. В. Козлова // Материалы международной научно-практической конференции «Проблемы и перспективы совершенствования производства и промышленной переработки сельскохозяйственной продукции». - Волгоград, 2001.

24. Российская лактулоза - новый шаг в экологизации природной среды и здоровья человека в продуктах питания и напитках нового поколения / А. Г. Храмцов, Б. М. Синельников, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов и др. // Роль биотехнологии в экологизации природной среды, питания и здоровья человека. -Ставрополь: РАСХН, 2001. С. 45.

25. Молочные продукты функционального назначения с лактулозой / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, А. В. Серов, С. А. Рябцспа, В. В. Ким, Д. В. Харитонов // Сборник докладов Международной научно-практической конференции «Пншевые продукты XXXI века». М.: Издательский комплекс МГУПП, 2001. С 280. Т. I.

26. Козлова Н.В., Серов А.В. Получение сиропа лактулозы < из высококонцентрированных растворов лактозы // Материалы научно-технической конференции «Техника и технология пищевых производств». - Могилев, 2001. С. 93.

27. Серов А. В., Евдокимоп И. А. Количественное определение бора в пищевых продуктах // Сб. материалов XI международной научно-практической конференции «Пища. Экология. Качество». Новосибирск, 2002. С. 334 - 335.

28. Лактулоза в молоке и молочных продуктах: методы определения / Д. В. Харитонов, Е. А. Юрова, Е. Ю Денисович, А. В. Серов, И. А. Евдокимов // Материалы Всероссийской научно-практнчесмкой конференции «Безотходная технология использования сырья при выработке сыра, масла и цельномолочных продуктов». Адлер: РАСХН.2002.С.39-40

29. Серов А. В., Евдокимов И. А., Рябцевз С. А. Технологические аспекты применения лактозы и ее производных и алкогольных и безалкогольных напитках // Тезисы докладов научно-практической конференции «Технологические аспекты комплексной переработки сельскохозяйственного сырья при производстве экологически

безопасных пишевых продуктов общего и специального назначения». Углич, 2002. С. 464-466.

30. Исследование процесса расщепления лактулозы в присутствии лактозы молочнокислыми микроорганизмами / А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, Д. О. Полищук // Материалы II Всероссийской конференции «Современные достижения биотехнологии». Ставрополь, 2002. Т. 2. С. 126.

31. Отечественный пребиотик лактулоза: научные основы технологии производство и использование в продуктах функционального питания и напитках нового поколения / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, А. В. Серов, С. А. Рябцева // Сборник материалов Международной научно-практической конференции памяти Г. И. Гончаровой «Пробиотическая микрофлора - современное состояние вопроса и перспективы использования». М.: Из-во ГУ МНИИЭМ им. Г. И. Габричевского, 2002. С. 53.

32. Пищевые продукты с лактулозой / А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, Д. В. Харитонов // Сборник научных трудов, посвященный 80-летию со дня рождения Н. Н. Липатова. М.: ГНУ ВНИМИ, 2003. С. 272 - 277.

33. Лактулоза - новый биоресурс для инноваций на Юге России / Б. М. Синельников, А. Г. Храмцоп, И. А. Евдокимов. С. А. Рябцева, А. В. Серов // Материалы Международной научно-практической конференции. Ставрополь: Издательство СГУ, 2003. С. 126.

34. Физические и химические свойстпа лактулозы / А. В. Ссроп, II. А. Еплокимов. С А Рябцева. Д. В. Харитонов // Хранение и переработка ссльхозсырья. № 6. 2003 С 65-66.

35 Серов А.В. Химия и физика лактозы и ее производных Ставрополь СевКавГТУ, 2003. -116 с.

36. Кисломолочный напиток с пребнотиком «Лаэль» / И. А. Евдокимов. 13. В Крючкова, А. В. Серов, Д. В. Харитонов // Молочная промышленность. № 5. 2004 С. 33.

37. Пищевая добавка «Лаэль» / И. А. Евдокимов. В. В. Крючкова, Д. В. Харитонов. Л. В. Серов, В. В. Ким // Переработка молока. № 3 (53), 2004. С. 12.

38. Современные тенденции развития в технологии пребиотических продуктов из вторичного молочного сырья / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева. Д В. Харитонов, А. В. Серов // Материалы Международной научно-практической конференции «Молочная индустрия 2004». М.: Пищепромиздат, 2004. С. 316.

39. Особенности получеши пребнотика - сиропа лактулозы из высококонцентрированных растворов лактозы / А. В. Серов, И. А. Евдокимов. Н, В. Козлова, М. И. Назаренко//Материалы Международной конференции «Пробиотики, пребиотнки, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы». Москва, 2004, С. 197.

40. Лактулоза: ценность, использование, маркетинг и эффективность производства / А. Г. Храмцов, Б. А. Брыкалов, А. В. Брыкалов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, А. В. Гладилин, Д. В. Харитонов, И. А. Евдокимов, В. А. Самойлов, П. Г. Нестеренко. Ставрополь: Из-во «Аргус», 2004. - 140 с.

41. Серов А. В., Евдокимов И. А. Механизм изомеризации лактозы в присутствии тетрагидроксоборат-ионов // Материалы Международного семинара «Пищевая индустрия: интеграция науки и образования». Ставрополь, 2004. С. 61 - 62.

Изобретения по теме диссертационной работы:

42. Способ получения белкового концентрата из молочного сырья / А. В Ссроп. Н. Я. Дыкало, В. В. Ким, В. В. Молочников, А. А. Храмцов. Г. И. Холодов. В. В. Маркпп. И. А. Евдокимов, В. В. Рохмистроп. Авторское свидетельство СССР № 1597154 от 07.10.90.

43. Патент РФ № 2092563 от 10.10.97 г. Способ получения сиропа лактулозы / А. Г. Храмцов, Л. В. Серов, С. А. Рябцева, И. А. Евдокимов, А. Н. Борданов.

44. Патент РФ № 2101358 от 10.01.98 г. Способ получения сиропа лактулозы / А. Г. Храмцов, А. В. Серов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева.

45. Патент РФ №2101348 от 10.01.98 г. Композиция ингредиентов для водки особой / А. В. Серов, В. П. Рябченко, И. И. Горбань, А. И. Казначеев, А. Г. Храмцов, И.А.Евдокимов.

46. Патент РФ № 2113456 от 20.06.98 г. Добавка к алкогольным напиткам / Н. Я. Дыкало, В. В. Ким, А. В. Серов, Б. Ф. Шолобода, Е. А. Семенов, И. А. Евдокимов, Н. А. Киселев.

47. Патент РФ № 2113466 от 20.06.98 г. Способ обработки алкогольных напитков / Н. Я. Дыкало, В. В. Ким, А. В. Серов, Б. Ф. Шолобода, Е. А. Семенов, И. А. Евдокимов, Н. А. Киселев.

48. Патент РФ № 2128710 от 10.04.99 г. Способ производства молочного сахара / И. А. Евдокимов, А. Г. Храмцов, А. В. Серов, И. К. Никульникова, В. Г. Папин, М. И. Евдокимова.

49. Патент РФ № 2135591 от20.09.99 г. Способ получения сиропа лактулозы / А. Г. Храмцов, С. А. Рябцева, А. В. Серов, И. А. Евдокимов, Л. И. Евдокимова, О. В. Мелихова, С. В. Резванова, Е. В. Цибрий, С. В. Рогова.

50. Патент РФ № 2133778 от 23.08.99 г. Способ производства концентрата лактулозы / Н. Я. Дыкало, В. В. Ким, А. В. Серов. Е. А. Семенов, И. А. Евдокимов, Н. А. Киселев.

51. Патент РФ № 2167925 от 27.05.2001 г. Композиция ингредиентов для водки особой / И. И. Горбань, А. В. Серов, А. Г. Храмцов, И. А. Евдокимов, С. А. Рябцева

52. Патент РФ № 2169775 от 27.06.2001 г. Способ получения концентрата лактулозы/ В. В. Ким, Н. А. Киселев, И. А. Евдокимов, А. В. Серов.

Автор выражает глубокую благодарность заслуженному работнику Высшей школы РФ, доктору химических наук, профессору, заведующему кафедрой химии СевКавГТУ Анатолию Леонидовичу Новожилову за поддержку постановки проблемы и научные консультации при выполнении работы.

Изд. лиц. серия ИД № 00502 Подписано к печати 15.09.04 г.

Формат 60x84.1/16 Уч.-изд. л. - 2,0.

Бумага офсетная. Печать офсетная. Заказ 1132 Тираж 100 экз. Северо-Кавказский государстгспный технический университет 355029 г. Ставрополь пр. Кулакова, 2

Отпечатано в типографии СевКавГТУ Издательство Северо-кавказского государственного технического университета

« 17238

РНБ Русский фонд

2005-4 15567

Введение

Глава 1. Анализ состояния проблемы и задачи исследований

1.1. Физические, физико-химические свойства и реакционная способность лактозы.

1.2. Химические производные лактозы.

1.2.1. Галогено- и азотсодержащие производные лактозы.

1.2.2 Сложные эфиры лактозы.21.

1.2.3. Лактозиды.

1.2.4. Ангидро- и циклические производные лактозы.

1.2.5. Ненасыщенные производные лактозы.

1.2.6. Лактобионовая кислота, как основной продукт окисления лактозы.

1.2.7. Лактозосодержащие олигосахариды.

1.2.8. Дезоксипроизводные лактозы.

1.3. Лактулоза.

1.4. Анализ проблем существующих технологий и задачи исследований.

Глава 2. Методология выполнения работы.

2.1. Организация работы

2.2. Методы исследований.

2.3. Оценка методов определения лактозы.

2.4. Сравнительный анализ методов определения лактулозы.

2.5. Разработка модифицированного метода определения бора в углеводсодержащих растворах.

2.6. Разработка метода определения сульфит-ионов в концентрате лактулозы.

2.7. Методы математического планирования и обработки экспериментальных данных.

Глава 3. Химико-технологические проблемы получения стереоизомерных форм лактозы, как сырья для получения лактулозы и некоторые пути их решения.

3.1. Системный анализ возможностей получения аномерных форм молочного сахара из лактозосодержащего сырья.

3.2. Предпосылки реакционной способности молекулы лактозы.

Глава 4. Исследование процесса изомеризации лактозы в лактулозу с использованием высокоэффективного катализатора в щелочных восстановительных средах.

4.1. Теоретическое обоснование механизма изомеризации лактозы с использованием борной кислоты.

4.2. Оценка физико-химических и медико-биологических свойств бора и его производных.

Глава 5. Изучение влияния основных параметров технологического процесса на степень изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии высокоэффективного катализатора.

5.1. Оптимизация процесса изомеризации лактозы в лактулозу методом нейронных сетей.

5.2. Изучение влияния температуры и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.3. Изучение влияния активной кислотности (рН) и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.4. Изучение влияния массовой доли сульфита натрия и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.5. Изучение влияния молярного соотношения борная кислота:лактоза и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.6. Изучение влияния массовой доли лактозы и времени выдержки на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.7. Изучение влияния активной кислотности и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.8. Изучение влияния массовой доли сульфита натрия и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.9. Изучение влияния молярного соотношения борная кислота:лактоза и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

5.10. Изучение влияния массовой доли лактозы и температуры реакционной среды на степень изомеризации лактозы в лактулозу.

Глава 6. Изучение процесса удаления бора из углеводсодержащих растворов.

6.1. Научно-технические предпосылки удаления борсодержащих соединений из водных сред.

6.2. Кинетика удаления бора из углеводсодержащих растворов методом ионного обмена.

6.3. Динамика удаления бора из углеводсодержащих растворов

6.4. Регенерация ионообменных смол в производстве лактулозы

Глава 7. Разработка технологии и требований к аппаратурному оформлению получения концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора 183 7.1. Анализ основных принципов создания высокоэффективных производств.

7.2. Разработка модульного алгоритма технологии получения концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора.

7.3. Обоснование технологических режимов и требований к аппаратурному оформлению технологии лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора.

Глава 8. Изучение физико-химических и медико-биологических свойств концентратов лактулозы и оценка путей их использования.

8.1. Состав и физико-химические свойства концентратов лактулозы.

8.2. Медико-биологические свойства концентратов лактулозы и некоторые пути их использования.

Глава 9. Технико-экономическая, экологическая и социальная оценка разработанных технологий.

9.1. Маркетинговые исследования.

9.1.2. Производство кисломолочных, безалкогольных и алкогольных напитков.

9.2. Технико-экономическая эффективность разработанной технологии

9.3. Экологический мониторинг технологии концентратов лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора.

9.4. Социальная значимость работы.

Для реализации государственной политики в области здоровья необходимо производство в широком ассортименте продуктов нового поколения, что будет способствовать созданию условий для полноценного питания россиян в соответствии с концепцией сбалансированного питания, укрепления их здоровья и сохранения генофонда нации. Особую роль в обеспечении здорового - питания играет молочная промышленность, в которой наряду с направлениями безотходной переработки и получения отдельных компонентов молочного сырья развивается перспективное направление синтеза химических производных лактозы.

В последние годы достигнуты значительные успехи в изучении химии лактозы - наиболее важного углевода молока и молочных продуктов.

В первую очередь, благодаря современным методам структурного анализа, в частности, рентгеновской кристаллографии и спектроскопии ядерного магнитного резонанса определена конформация молекул а- и р-лактозы. Учитывая конформацию молекулы лактозы, расположение функциональных групп (главным образом гидроксильных) и прогнозируя их высокую химическую активность, получено большое количество разнообразных химических производных лактозы, таких как сложные эфиры, галогенопроизводные, лактозиды, лактозосодержашие олигосахариды, ан гидропроизводные, дезоксипроизводные, азотсодержащие производные, а также соединения, заслуживающие особого внимания - лактобионовая кислота и лактулоза.

Одним из наиболее перспективных производных считается лактулоза, имеющая огромный потенциал в создании функциональных продуктов питания и напитков нового поколения. Лактулоза является признанным бифидогенным фактором, способствующим лечению и профилактике желудочно-кишечных заболеваний. Широкое промышленное внедрение этого ценного углевода сдерживается рядом факторов, такими как сложность и многостадийность технологического процесса, трудность удаления высокоэффективных, но токсичных катализаторов или же невысокие выходы целевого продукта.

Значительный вклад в изучение физико-химических свойств лактозы и лактулозы внесли отечественные и зарубежные ученые: М.С.Коваленко, А.Г.Храмцов, Н.Н.Липатов, К.К.Полянский, А.Н.Фиалков, В.А.Павлов, А.А.Розанов, Э.Ф.Кравченко, А.И.Гнездилова, И.А. Евдокимов, С.А.Рябцева, B.L Herrington и другие. Однако работы в этой области посвящены в основном частным исследованиям и отсутствуют систематизированные данные о химических производных лактозы, характеризующих ее высокую химическую активность, а также сведения об использовании комплексных высокоэффективных катализаторов в технологии лактулозы.

Таким образом, анализ химических свойств молекулы лактозы, систематизация данных о ее химических производных, прогноз возможности применения высокоэффективных катализаторов с целью получения лактулозы оказывается возможным и крайне актуальным в современных условиях.

Целью диссертационной работы являлось проведение комплекса теоретических и экспериментальных исследований по химико-технологическим аспектам получения лактулозы из аномерных форм лактозы с использованием высокоэффективного катализатора, разработка методов определения*лактулозы в многокомпонентных системах, а также использование в различных отраслях пищевой промышленности лактозы и ее производной лактулозы с учетом их медико-биологических свойств.

Работа выполнялась с 1992 года в соответствии целевыми научно-техническими программами, координируемыми Министерством науки и технологий РФ и Министерством образования РФ.

На защиту выносятся следующие основные положения:

• теоретический анализ химических свойств лактозы и систематизация данных о ее производных;

• методики количественного определения лактулозы в концентратах и молочных продуктах методом газо-жидкостной хроматографии;

• механизм процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии борат-ионов;

• физико-химические закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии комплексного высокоэффективного катализатора;

• результаты экспериментальных исследований и анализ закономерностей процесса удаления высокоэффективного катализатора из растворов лактулозы;

• рациональная технология лактулозы с использованием высокоэффективного катализатора, направления использования лактозы и лактулозы с оценкой их эффективности.

Автор выражает глубокую благодарность заслуженному работнику Высшей школы, доктору химических наук, профессору, заведующему i* кафедрой химии СевКавГТУ Анатолию Леонидовичу Новожилову за поддержку постановки проблемы и научные консультации при выполнении работы.

Основные результаты и выводы.

1. Анализ химико-технологических проблем получения лактозы и ее производных, в частности, лактулозы, показал возможность и необходимость увеличения объемов производства и улучшения качества молочного сахара как сырья для производства лактулозы с использованием высокоэффективного и селективного катализатора.

2. Проведенный теоретический анализ строения молекулы лактозы и ее химической активности с использованием методов компьютерной химии позволяет утверждать, что метод расчета по локальному минимуму дает результаты наиболее близкие к экспериментальным данным.

3. Разработаны методики количественного определения лактулозы в ее концентратах и молочных продуктах методом газо-жидкостной хроматографии и определение бора в сиропах лактулозы методом флуориметрии боробензоинового комплекса.

4. Используя метод нейронных сетей, теоретически обоснована и экспериментально подтверждена гипотеза о возможности изомеризации лактозы в щелочных восстановительных средах с использованием высокоэффективного и селективного катализатора. При термостатировании высококонцентрированных растворов лактозы в присутствии борной кислоты и сульфита натрия в течение не более 60 минут степень изомеризации лактозы в лактулозу достигает 86±1%.

5. Изучены закономерности процесса изомеризации лактозы в лактулозу в присутствии высокоэффективного катализатора. Проведена оптимизация технологических параметров процесса изомеризации по температуре, массовым долям лактозы и сульфита натрия, молярному соотношению реагентов, величине активной кислотности среды и времени термостатирования.

6. Исследованы кинетические и динамические закономерности удаления бора из углеводсодержащих растворов с использованием ионообменных смол с последующей их регенерацией. Величина средней наблюдаемой энергии активации 11600 Дж/моль и эффективный коэфу 2 фициент внутренней диффузии D=4-10 см/с позволяют предположить, что кинетику процесса извлечения бора из сиропов лактулозы на анионообменной смоле (в ОН" форме) определяет внутренняя диффузия.

Установлены оптимальные режимы элюирования сиропа лактулозы и их влияние на эффективность использования ионита.

7. Разработан модульный алгоритм технологии получения концентратов лактулозы с исключением процесса кристаллизации лактозы за счет применения высокоэффективного катализатора. Особенностью алгоритма является введение обратной связи, реализованной путем многократного использования высокоэффективного катализатора для изомеризации лактозы в лактулозу после регенерации его в модуле ионообменной обработки системы. В рамках заданных технологических параметров осуществляется регулирование состава получаемых концентратов лактулозы с применением системы многоуровневых критериев качества.

8. Изучены состав, физико-химические, медико-биологические свойства концентратов лактулозы и дана оценка некоторых путей их использования. Теоретически обоснована и экспериментально показана возможность использования лактозы и ее производной лактулозы при производстве кисломолочных, безалкогольных и алкогольных напитков.

Проведены маркетинговые исследования, технико-экономические расчеты и экологический мониторинг разработанной технологии. Показана социальная значимость работы для решения проблемы оздоровления россиян путем широкого использования лактулозы в продуктах массового (ординарного), детского, диетического, лечебно-профилактического и геродиетического питания, способствующих нормализации микроэкологии толстой кишки человека и сохраняющих его здоровье и работоспособность.

9. На основании проведенных исследований разработаны и внедрены в промышленность технологии концентрата лактулозы «Лактусан» ТУ 9229-004-43576397-01 (патент РФ № 2133778), концентрата лактулозы «Алкософт» ТУ 9229-003-43576397-01 (патент РФ № 2169775), концентрата лактулозы ТУ 9229-008-46162908-2004, а также пищевых продуктов и напитков: «Ванилин МС» на основе лактозы ТУ 9199-006461623908-01, безалкогольный низкокалорийный среднегазированный напиток «Хрустальный» с добавкой лактулозы РЦ 9185-001-22010281-98, водка особая «Пикет» с добавкой лактозы РЦ 10-6278-98 (патент РФ № 2101348), водка особая «Новая русская» с добавкой лактозы TP 10-04-03-09-88, водка особая «45 параллель» с добавкой лактулозы РЦ 10-6276-98 (патент РФ2167925).

1. Андреенко JL Г.,Антипова Т. А., Евдокимов И. А. Производство концентрата лактулозы для применения в детских молочных продуктах // Сборник российских научно-технических работ «Российская лактулоза. Чудо из молока». М. : МИИТ, 1999. С. 66 71.

2. Ахназарова С. JL, Кафаров В. В. Оптимизация эксперимента в химии и химической технологии. М.: Высшая школа, 1978.- 319 с.

3. Баб ко А. К., Марченко П. В. Фотометрическое определение бора в стали с бриллиантовым зеленым // Заводская лаборатория, т. XXVI, №11, 1960. С. 1202- 1206.

4. Бусев А. И. Фотометрические методы определения микроэлементов // Методы определения микроэлементов в природных объектах. М.: Наука, 1976. С. 197.

5. Васильев В. П. Практикум по аналитической химии. М.: Химия, 2000.- 328 с.

6. Вижинтайте Г. Д., Дъяченко П. Ф. Углеводы молока и молочных продуктов и методы их определения. М.: ЦНИТЭИММП, 1968.- 40 с.

7. Вижинтайте Г. Д. Сравнительное исследование разных методов определения количества лактозы в молоке // Труды Литовского филиала ВНИИМС, IV,1969. С. 175 177.

8. Волжинский А. И., Константинов В. А. Регенерация ионитов. Л.: Химия, 1990.-240 с.

9. Гнездилова А. И., Кузнецова В. С. Влияние некоторых хлоридов на растворимость лактозы // Известия вузов. Пищевая технология, № 1— 3, 1991. С. 224-225.

10. Горбатова К. К. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1984. — 343 с.

11. ГОСТ Р 51939 2002. Метод определения лактулозы.

12. Грачев Ю. П. Математические методы планирования экспериментов. М.: Пищевая промышленность, 1979. 200 с.

13. Грушко Я. М. Ядовитые металлы и их неорганические соединения в промышленных сточных водах. М.: Медицина, 1972. 175 с.

14. Далев П., Цонева П. Способ приготовления лактулозы из лактозы // Труды хим.-фарм. ин-та (НРБ), т. 12, 1982. С. 95 - 102.

15. Давыдов А. Т., Лисовина Г. М. Исследование зависимости величины сорбции и энергии обмена ионов от температуры в водных и смешанных средах // Хроматография, ее теория и применение. Труды Всесоюзного совещания по хроматографии. М.: АН СССР, 1960. 463с.

16. Данилова Л. Ф. Углеводы молока. Л: МСХ СССР, 1979. 40 с.

17. Донченко Л. В., Надыка В. Д. Безопасность пищевого сырья и продуктов питания. М.: Пищепромиздат, 1999. 352 с.

18. Евдокимов И. А. Современное состояние и перспективаы использования лактозосодержащего сырья // Изв. вузов. Пищевая технология, № 1, 1997. С. 15 17.

19. Евдокимов И. А. Традиционные и перспективные источники сырья для производства лактозы // Международный семинар «Пищевая индустрия: интеграция науки и образования». Ставрополь: СевКавГТУ, 2004. С. 154.

20. Евдокимов И. А. Сравнительный анализ показателей качества молочного сахара // Молочная промышленность, № 5, 1999. С. 32 34.

21. Евдокимов И. А., Крючкова В. В., Харитонов Д. В., Серов А. В., Ким В. В. Пищевая добавка «Лаэль» // Переработка молока, №3, (53), 2004. с. 12.

22. Евдокимов И. А., Крючкова В. В., Серов А. В., Харитонов Д. В. Кисломолочный напиток с пребиотиком «Лаэль» // Молочная промышленность, № 5, 2004. С. 33.

23. Зац А. А., Книжник А. 3. Биологическая роль химических элементов и применение их важнейших неорганических соединений в медицине. М.: ММСИ им.Семашко, 1986. -43 с.

24. Знаменский Ю. П. Аппроксимирующее выражение для решения уравнения диффузии в шар // Журнал физической химии, том 67, №9, 1993. С. 1924- 1925.

25. Извлечение бора из технических вод / Р. С. Абдуллаева, Э. И. Шик, А. Н. Нуриев, 3. А. Джаббарова // Исследования в области неорганическойи физической химии. Баку: «Элм», 1977. С. 180.

26. Измайлова Д. Р., Мелешко В. П. Некоторые закономерности сорбции борат-ионов из растворов борной кислоты анионитовыми смолами // Труды НИИХроматографии, Вып.2 Воронеж, 1968. С. 37 40.

27. Изучение бифидогенного действия концентратов лактулозы «Лактусан» и «Алкософт». Отчет ПНИЛ медицинской цитологии Российской медицинской академии последипломного образования Минздрава РФ. 1999,-5с.

28. Изучить возможность использования водорастворимых производных целлюлозы для получения молочно-белковых концентратов / Отчет о НИР по теме: 0419726.17.87 № Гос. регистрации 01.87.0022259, Инв.№ 0288.0036130.

29. Ионообменные процессы. Теоретические основы, расчет и аппаратурное оформление / Под ред. Н. Н. Смирнова // Куйбышев: КПИ, 1981.-88 с.

30. Карякин Ю. В., Ангелов И. И. Чистые химические вещества. М.: Химия, 1974.-408 с.

31. Качераускене Г., Намаюнайте Д. О замене метода Бертрана поляриметрическим методом // Труды Литовского филиала ВНИИМС, VI, 1971. С. 199-203.

32. Ким В.В., Евдокимов И.А. Добавка к напитку. Способ производства напитка. Патент РФ № 2217009.

33. Конн Г. О., Либертал М. М. Синдромы печеночной комы и лактулоза. М.: Медицина, 1983. С. 339 377.

34. Кононова Г. Н., Плотникова О. А. Кинетика сорбции бора смолой АНБ-11Г // Журнал физической химии, том 61, вып. 5, 1987. С. 1364-1366.

35. КОНЦЕПЦИЯ ЭЛЕКТРОДИАЛИЗА В ОПРЕСНЕНИИ И НОВЫЕ ТЕХНОЛОГР1И. Сайт фирмы http://www.eikos.ru/

36. Королев А. К., Левченко А. А. Роль рН среды при электродиализе солоноватых вод // Химия кислородных соединений бора. Рига.: Из-во Латв.ун-та, 1981. С. 81.

37. Корольков Н. М. Теоретические основы ионообменной технологии. Рига : Лиесма, 1968. 293 с.

38. Кочетков Н. К., Бочков А. Ф., Дмитриев Б. А. Химия углеводов. М.: Химия, 1967.-672 с.

39. Кравченко Э. Ф. Исследование процессов очистки подсырной сыворотки для получения молочного сахара способом распылительной сушки. Диссертация на соискание ученой степени канд. техн. наук, 1973.

40. Кроха Н. Г., Титов Е. И., Филатов Ю. И. Некоторые аспекты использования углеводсодержащего сырья для лечебно-профилактического питания // Сборник научно-технических работ. «Российская лактулоза. Чудо из молока». М.: МИИТ, 1999. С. 15 18.

41. Крутошикова А., Угер М., Подслащивающие вещества в пищевой промышленности / Пер. со словацкого под ред. Бугаенко И. Ф. М.: Агропромиздат, 1988. 158 с.

42. Кудрин А. В., Скальный А. В., Жаворонков А. А. Иммунофармакология микроэлементов. М.: КМК, 2000. — 537 с.

43. Кунижев С. М., Чепурной И. П., Линке О. Э. Унифицированные методы определения Сахаров в пищевых продуктах с помощью газовой хроматографии // Метрология и стандартизация аналитических измерений. Новосибирск, 1990. С. 138 139.

44. Кутепов А. М., Бондарева Т. И., Беренгартен М. Г. Общая химическая технология. М.: Высшая школа, 1985. 448 с.

45. Лактоза и ее производные в производстве алкогольных напитков / Серов А. В., Евдокимов И .А., Ким В. В., Поляков В.А., Бурачевский И.И. // Сборник научно-технических работ. «Российская лактулоза. Чудо из молока». М.: МИИТ, 1999. С. 86 90.

46. Лахтин В. М. Лектины в исследовании белков и углеводов // Итоги науки и техники. Сер. Биотехнология. Т.2./ Под ред. А. А.Клесова. М.: ВИНИТИ, 1987. 290 с.

47. Ленинджер А. Биохимия. М.: Мир 1974, 957 с.

48. Липатов Н. Н., Лисенкова Л. Л. Вопросы экологизации пищевых производств // Вестник РАСХН, №3, 1995. С. 22-23.

49. Лурье Ю. Ю. Справочник по аналитической химии. М.: Химия, 1989.-448 с.

50. Лурье А. Хроматографические материалы. М.: Химия, 1978.-440с.

51. Люк Э., Ягер М. Консерванты в пищевой промышленности. СПБ.: ГИОРД, 1998.-256 с.

52. Мазо А. А., Анпилова Н. С., Образцов А. А. Теория и практика сорбционных процессов. Вып. 6. Воронеж: ВГУ, 1971. С. 106 108.

53. Максимов В. И., Родоман В. Е., Бондаренко В. М. Лактулоза и микроэкология толстой кишки // Журн. Микробиол., №5, 1998. С. 101-107.

54. Манк В. В., Куриленко О. Д. Исследование межмолекулярных взаимодействий в ионообменных смолах методом ЯМР. Киев: Наукова думка, 1976. — 78 с.

55. Маргелите Ю., Качераускене Г. Спектрофотометрический метод определения массовой доли лактулозы в сиропе лакто-лактулозы

56. Методический сборник (Литовский филиал ВНИИМС). М.: АгроНИИТЭИММП, 1988. С. 61 64.

57. Марч Дж. Органическая химия, т.4. М.:Мир, 1988 468 с.

58. Матвиевский В. Я., Храмцов А. Г. Оптимизация процесса кристаллизации лактозы при получении сиропа лактулозы // Труды ВНИИМС. Углич, 1981.-С. 15-21.

59. Медузов В. С., Бирюкова 3. А., Иванова Л. Н. Производство детских молочных продуктов. М.: Легкая и пищевая промышленность, 1982.-208 с.

60. Микрофильтрация для обеспечения безопасности молочной сыворотки / А. Г.Храмцов, Т. Н.Абдулина, И. А.Евдокимов, А. В. Серов / Вестник Российской академии сельскохозяйственных наук, № 2, 1994. С. 62-63.

61. Микроэлементы в питании человека. Доклад Комитета экспертов ВОЗ. Серия технических докладов № 532. Женева: ВОЗ, 1975. С. 57- 58.

62. Муравьева Г. А. Влияние серной кислоты и сульфата магния на растворимость борной кислоты // Химия кислородных соединений бора. Рига.: Из-во Латвийского университета, 1981. С. 97 98.

63. Назаров А. В. и др. Нейросетевые алгоритмы прогнозирования и оптимизации систем. СПБ: «Наука и техника», 2003. 384 с.

64. Научно-технические основы биотехнологии молочных продуктов нового поколения / А. Г. Храмцов, Б. М. Синельников, И. А. Евдокимов, В. В. Костина, С. А. Рябцева. Ставрополь: СевКавГТУ, 2002. С. 118.

65. Немодрук А. А., Каралова 3. К. Аналитическая химия бора. М.: Наука, 1964.-284 с.

66. Общая химическая технология, т.2. Важнейшие химические производства / И. П. Мухленов, А. Я. Авербух, Д. А. Кузнецов и др. Под ред. И. П. Мухленова. М.: Высшая школа, 1984. 263 с.

67. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов / Под ред. Ю.А.Ершова. М.: Высшая школа, 2000 560 с.

68. Отчет об испытаниях действия кефира, обогащенного лактулозой «Лактусан», на функцию и микроэкологию кишечника. М.: Российский университет дружбы народов, 2000. 6 с.

69. Отчет о результатапх клинического изучения иммуномоделирующего и детоксикационного действия концентрата лактулозы «Лактусан». Ярославль: Ярославская государственная медицинская академия, 1999. — 6 с.

70. Панфилов В. А. Системный подход к проблеме развития машинных технологий в перерабатывающих отраслях // Изв. Вузов. Пищевая технология, № 1-2, 1995. С. 98 100.

71. Панфилов В. А. Технологические линии пищевых производств. Учебник. М.: Колос, 1993. 285 с.

72. Пилипенко А. Т., Варварук Л. А., Гребенюк В. Д., Трачевский В. В. Закономерности переноса бора в процессе электродиализа // Химия и технология воды, т.8, №1, 1986. С . 31 34.

73. Полянский К. К., Шестов А. Г. Физико-химия молочного сахара // Известия вузов. Пищевая технология, № 2, 1978. С. 58 — 62.

74. Полянский К. К., Игнатов В. Е., Бунеева Н. Н. Теплофизические характеристики водно-лактозных растворов // Известия вузов. Пищевая технология, № 1 3, 1991. С. 225 - 226.

75. ПОРТАЛАК сироп (лактулоза). Нормативно-техническая документация НД 42-6479-96. Фармакопейный государственный комитет.

76. Потапов В. М. Стереохимия. М.: Химия, 1976. 696 с.

77. Практикум по биохимии / Под ред. Н.П.Мешковой и С.Е.Северина. М.:МГУ, 1979. 430 с.

78. Российская лактулоза XXI век. Научные основы, производство и использование / Под ред академика РАСХН А.Г.Храмцова. М.: МНИТ, 2000.-110 с.

79. Рябцева С. А. Совершенствование технологии лактулозы. Дисс.к.т.н. Ставрополь, 1992. 158 с.

80. Рябцева С. А. Технология лактулозы: настоящее и будущее // Известия вузов. Пищевая технология, № 4, 1998. С. 45 — 47.

81. Рябцева С. А. Технология лактулозы. М.: ДеЛи принт, 2003.-232 с.

82. Рябцева С. А. Физико-химические основы технологии лактулозы. Ставрополь: СевКавГТУ, 2001. 138 с.

83. Рябцева С. А. Разработка физико-химических основ технологии лактулозы. Дисс. д.т.н. Ставрополь, 2001. 362 с.

84. Самборский И. В., Вакуленко В. А., Потапенко JI. П. Иониты, селективные к бору // Тезисы докладов Всесоюзного семинара ВДНХ СССР. «Ионообменные материалы в народном хозяйстве». М.: НИИТЭХим, 1977. 163 с.

85. Самборский И. В., Вакуленко В. А., Потапенко JI. П. Сорбция боратов различными ионитами // Теория и практика сорбционных процессов. Вып. 14. Воронеж, 1981. 130 с.

86. Серов А. В. Концентрирование белков молочной сыворотки полисахаридами Автореферат диссертации на соискание ученой степени канд. техн. наук. Л.: ЛТИХП, 1985. 16 с.

87. Сорбенты для извлечения бора из растворов. Обзорная информация. Серия «Производство и переработка пластических масс и синтетических смол». М.: НИИТЭХИМ, 1983. 33 с.

88. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности. Справочник / Н. Ю. Алексеева, В. П. Аристова, А. П. Патратий и др. Под ред. Я. И. Костина. М.: Агропромиздат, 1986.-239 с.

89. Способ получения белкового концентрата из молочного сырья / Серов А. В., Дыкало Н. Я., Ким В. В., Молочников В. В., Храмцов А. А., Холодов Г. И., Марков В. В., Евдокимов И. А., Рохмистров В. В. Авторское свидетельство СССР № 1597154 от 07.10.90.

90. Способ получения сиропа лакто-лактулозы / Василисин С. В., Храмцова Р. Ф., Рохмистров В. В., Рябцева С. А., Кравченко Э. Ф., Матвиевский В. Я. Авторское свидетельство СССР. № 1392104 от 30.04.1988.

91. Способ получения сиропа лактулозы / Храмцов А. Г., Евдокимов И. А., Рябцева С. А., Серов А. В. Патент РФ. № 210358 от 10.01.1998.

92. Способ получения лактулозы / Гаврилов Г. Б., Гаврилов Б. Г. Патент РФ №2125611.

93. Способ получения концентрата лактулозы / Ким В. В., Киселев Н. А., Евдокимов И. А., Серов А. В. Патент РФ № 2169775.

94. Способ производства концентрата лактулозы / Лаевозан С.Патент Австрии №288595.

95. Способ производства концентрата лактулозы / Дыкало Н. Я., Ким В. В., Семенов Е. А., Евдокимов И. А., Серов А. В., Киселев Н. А. Патент РФ №2133778.

96. Сравнительный анализ методов определения сульфит-ионов в растворах лакто-лактулозы / Евдокимова Л. И., Резванова С. В., Мелихова О. В., Рябцева С. А. и др. Деп. в ВИНИТИ 10.10. 95 №2719-В95.

97. Стоддард Д. Стереохимия углеводов. М.: Мир, 1975. 304 с.

98. Тер-Григорян С. А., Кононова Г. Н., Мартюшин А. И. Кинетика сорбции бора на ионите АНПК-31 // Журнал физической химии, т.54, вып.5, 1980. С. 1275-1276.

99. Тесаржик К., Комарек К. Капиллярные колонки в газовой хроматографии. М.: Мир, 1978. 223 с.

100. Фигуровский Н. И., Журавлева Jl. М., Смирнов Н. Н. Ионообменные процессы. Теоретические основы, расчет и аппаратурное оформление. Куйбышев: КПИ, 1981.- 88 с.

101. Физер JL, Физер М. Органическая химия. М.: Химия. 1970. с.538

102. Харитонов В. Д., Незнанов Ю. И. Краткий справочник специалиста молочной промышленности. Спб: ГИОРД, 2003. 128 с.

103. Хмелевский Ю. В. Усатенко О. К. Основные биохимические константы человека в норме и при патологии. Киев: Здоров1 я, 1987.- 160 с.

104. Храмцов А. Г. Молочный сахар. М.: Агропромиздат, 1987.-224 с.

105. Храмцов А. Г., Евдокимов И. А., Рябцева С. А., Лодыгин А. Д. Физико-химические аспекты создания технологии бифидогенного концентрата на основе производных лактозы // Известия ВУЗов. Пищевая технология, №1, 1997. С. 18-21.

106. Храмцов А. Г., Евдокимов И. А. Экологический мониторинг технологии производства молочного сахара // Молочная промышленность, №3, 1999. С. 20-23.

107. Храмцов А. Г., Евдокимов И. А., Рябцева С. А. Исследование мутаротации лактозы и ее изомеризации в лактулозу // Российская лактулоза. Чудо из молока. М.: МИИТ, 1999. 161 с.

108. Храмцов А. Г., Нестеренко П. Г. Технология продуктов из молочной сыворотки. М.:ДеЛи принт, 2004. 587 с.

109. Храмцов А. Г., Садовой В. В., Самылина В. А. Оптимизация технологических режимов изомеризации лактозы с использованием генетических алгоритмов // Вестник РАСХН, №4, 2004.

110. ИЗ. Цирельсон В. Г., Бобров М .Ф. Квантовая химия молекул. М.: РХТУ, 2001.- 108 с.

111. Шварц Е. М. Взаимодействие борной кислоты со спиртами и оксикислотами. Рига: Зинатне, 1990. 411 с.

112. Экспертиза вторичного молочного сырья и получаемых из него продуктов / Храмцов А. Г., Евдокимов И. А., Рябцева С. А. и др. Ставрополь: СевКавГТУ, 2003. 130 с.

113. Эмсли Д. Элементы. М.: Мир, 1993. 237 с.

114. Abbott О. W. Lactose the forgotten carbohydrate. South African Journal of Dairy Technology, V. 6, 1974. P. 77-83.

115. Adachi S. Spectrophotometric Determination of Lactulose with Methylamine. Analytical Chemistry, V. 37, 1965. P. 896 898.

116. Aplin J. D., Hough L., Spin-labelling of sialic acid in soluble and cell-surface glycoproteins. Carbohydrate Research, V. 75, 1979. P. 11 16.

117. Arnarp J., Journal of the Chemical Society. Perkin Transaction 1.Organic and Bio-organic Chemistry, 1981. P. 2979

118. Aruffo A. C. Selectins: adhesion molecules with multiple carbohydrate ligands. T1GG, V.4, 1992. P. 146 151.

119. Baer H. H., Abbas S. A. Synthesis of 0-a-L-Fucopyranosyl-(1^3)-0-p-D-galactopyranosyl-( 1 —>4)-D-glucopyranose. (3 '-O-a-L-Fucopyranosy 1-lactose) and an improved route to its p~(l"—>-3')-linked isomer // Carbohydrate Research, V. 84, 1980. P. 53 60.

120. Baer H. H., Abbas S.A. Synthesis of 0-P-L-Fucopyranosyl-(1^3)-0-p-D-galactopyranosyl-( 1 —»4)-D-glucopyranose. (3 '-O-P-L-Fucopyranosyl-lactose) // Carbohydrate Research, V. 77, 1979. P. 117 129.

121. Baer H.H., Abbas S.A. Synthesis of 0-a-L-Fucopyranosyl-(l->6)-0-P-D-galactopyranosyl-( 1 —>4)-D-glucopyranose. (6 '-O-a-L-Fucopyranosyl-lactose) // Carbohydr. Res., V. 83, 1980. P. 146 151.

122. Ball D .H., Parrish F. W., Sulfonic esters of Carbohydrates. Part II. // Advances in Carbohydrate Chemistry and Biochemistry, V. 24, 1969. P. 139- 197.

123. Brommage R., Juillerat M., Influence of casein phosphopeptides and lactulose on intestinal calcium absorption in adult female rats // Lait, V. 71, 1991. P. 173 180.

124. Baumjohann H., Schumann C., Rezidivierende vaginal und darmmykosen mit lactulose zu behandelm? // Notabene Medici, V.6, 1991. P. 273- 275.

125. Bergfeld et.al. / Oxidation of di-, tri-, oligo- and polysaccharides into polyhydroxycarboxylic acids. US Patent 5977350. Nov.2. 1999

126. Bernhardt H., Knoke M., Mycological aspects of gastrointestinal microflora // Scand. J. Gastroenterol. V. 32, 1997. P. 1102 106.

127. Bhatt R. S., Hough L., Richardson A. C. Transformation of Lactose into its 3-epimer 4-O-P-D-Galactopyranosyl-D-Allopyranose // Carbohydrate Research, V. 51, 1976. P. 272 275.

128. Bianchi G., Bugianesi E., Lowering effects of a preparation containing fibres and lactulose on glucose and insulin levels in obiesty. // Ital. J. Gastroenterol, V. 26, 1994. P. 174 178.

129. Block J., Merchiers M., Renterghem R. and Moermans R. Evaluation of two methods for the determination of lactulose in milk // International Dairy Journal, V. 6, 1996. P. 217 222.

130. Block R. J. Noncrystallizing lactose sirup and method of making. US Patent 2.592.509, (1952).

131. Bullio A., Russi S. The structure of galactosyl-lactose. A trisaccharide produced from lactose by Penicillium Chrysogenum Thorn. // Tetrahedron, V. 9, 1960. P. 125 129

132. Carpeni G. Bull. Soc. chem., № 3-4, 1949. P. 344.

133. Chiba T.Chem. Pharm. Bull. (Tokyo)., (1974). V.22. P. 398.

134. Clinica Chimica Acta, V.24, 1969. P. 45- 49.

135. Clamp J. R., Hough L. et.al. Lactose. Advanaces in Carbohydrate Chemistry, V. 16, 1961. P. 159-201.

136. Coppa G. V., Bruni S., Zampini L., Pierani P., Facinelli В., Gabrielli O. Bacterial adhesivity inhibition by human milk oligosaccharides // Ped. Res. V. 45, 1999. P. 744.

137. Coppa G. V., Catassi C., Felici L., Gabrielli O., Giorgi P.L. / Acid glycohydrolases in human colostrums // Proc XX Annual Meeting. Eur Soc Paediatr Gastroenterol Nutr (ESPGAN), Lisbon, 1987. P. 90.

138. Coppa G. V, Gabrielli O., Pierani P., Giorgi P. L. / A note on sugars of human milk // Sugars in Nutrition. New York: Raven Press, 1991. P. 233-238.

139. Coppa G. V, Gabrielli О., Pierani P., Catassi C., Carlucci A., Giorgi P.L. / Changes in carbohydrate composition in human milk over 4 months of lactation // Pediatrics., V.91, 1993. P. 637 641.

140. Coppa G. V, Gabrielli O., Pierani P., Giorgi P. L. / Oligosaccharides in human milk and their role in bacterial adhesion // New Perspectives in Infant Nutrition, Stuttgart: Georg Thieme, 1993. P. 43 48.

141. Dea I. C., Aryl Glycosides of Oligosaccharides. Part 1. p-Bromphenyl-P-glycosides of cellobiose, lactose and maltose // Carbohydrate Research, V. 11, 1969. P. 363 367.

142. Domovs К. В., Freund E. H. Methanol-soluble complexes of lactose and of other carbohydrates // Journal of Dairy Science, V. 43, 1960. P. 1216- 1223.

143. Duin M., Peters J. A. et.al. Structure and stability of borate esters of polyhydroxycarboxylates and related polyols in aques alkaline media as studied by nB NMR// Tetrahedron, Vol. 41, № 16, P. 3411 3421.

144. Egge H. The diversity of oligosaccharides in human milk // New perspectives in infant nutrition. Stuttgart: Georg Thieme, 1993. P. 12 26.

145. Eshkenazi I., Maltz E., Campbell C.E. and Rishpon J. A three-cascaded-enzymes biosensor to determine lactose concentration in raw milk //Journal of Dairy Science, V. 83, 2000. P. 1939 1945.

146. Fischer E. Chemische Berichte, V. 27, 1894. P. 2031.

147. Freudenberg K. et.al. Chemische Berichte , V. 61, 1928. P. 1743.

148. Fries D. C., Rao S. Т., Sundaralingam M. Structural Chemistry of Carbohydrates. 111. Crystal and Molecular Structure of 4-O-P-Galactopyranosyl-a-D-glucopyranose Monohydrate (a-Lactose Monohydrate). //Acta Crystallogr., b. 27, 1971. P. 994 1005.

149. Fries R., Untersuchungen zur salmonellensituation in schweinemastbestanden // Forschungsberichte der Universitat Bonn, Landwirtschaftliche Fakultat, 2000. V. 79.

150. Froschl N. Monatsh, B. 55, 1930. P. 25.

151. Fuertes P., Freshe G., A prosecc for oxidation of aldoses to aldonic acids in the presence of palladium catalysts. Eur.Pat. Appl. EP 233826. 30 Jan., 1987. (CI. С 07 с 59/105).

152. Fujita К., Kitahata S., Production of lactosucrose and its properties / Carbohydrates in industrial synthesis. Proc. Symp. Div. Carbohyd. Chem. Am. Chem. Soc., Bartens, Berlin, 1992. P. 68 76.

153. Fundamentals of Dairy Chemistry. Ed. by В. H. Webb. Westport, Connecticut, AVI Publ., Inc., 1965. 827 p.

154. Geier H. and Klostermeyer H., Estimatische bestimmung von lactulose // Z. Lebensm. Unters. Forsch. V. 171, 1980. P. 443 445.

155. Geier H. and Klostermeyer H., Formation of lactulose during heat treatment of milk // Milchwissenschaft, V. 38, 1983. P. 475 477.

156. Genovese S., Riccardi G., Lactulose improves blood glucose response to an oral glucose test in non-insulin dependent diabetic patients. // DNM., V.5, 1993. P. 295-297.

157. Gert de Wit, Jan de Vlieger. Catalytic dexydrogenation of reducing sugars in alkaline solution // Carbohydrate Research., V. 91, 1981. P. 125 138.

158. Greve J., Gouma D., Lactulose inhibits endotoxin induced tumour necrosis factor production by monocytes. An in vitro study // Gut., V. 31, 1990. P. 198-303.

159. Haase G., Nickerson T.A. Kinetic Reactions of Alpha and Beta Lactose. 1. Mutarotation//Journal of Dairy Science, V. 49, 1966. P. 127- 132.

160. Hanson L. A., Carlsson В., Jalil E., et. al. Antiviral and antibacterial factors in human milk // Biology of Human Milk. New York: Raven Press, 1988. P. 141 157.

161. Hattori К., Miya В., Palladium-catalysed aldose oxidation to aldonic acids // Japan Kokai, 7840. 713. (CI. C07c 59/10), 1978.

162. Helferich B. Ann., B. 544, 1940. P. 191.

163. Herrington B. L. Some Physico-chemical properties of Lactose. 1. The spontaneous crystallization of super-saturated solutions of lactose // Journal of Dairy Science, V. 17, 1934. P. 501-518.

164. Herrington B. L. Some Physico-chemical properties of Lactose. II. Factors influencing the crystalline habit of lactose // Journal of Dairy Science, V. 17, 1934. P. 533 -542.

165. Herrington B. L. Some Physico-chemical properties of Lactose. VI. The solubility of lactose in salt solutions; the isolation of compound of lactose and calcium chloride // Journal of Dairy Science, V. 17, 1934. P. 805 814.

166. Heyns K. Paulsen H. Selective oxidation of Carbohydrates, employing platinum catalysts // Advances in Carbohydrate Chemistry, V. 17, 1962. P. 169-221.

167. Heuvel V., Schaafsma G., Lactulose stimulates calcium absorption in postmenopausal women // J. Bone Mineral Res., V. 14, 1999. P. 1211 1216.

168. Heuvel V., Weidauer T. Role of the non-digestible carbohydrate lactulose in the absorption of calcium // Med. Sci. Monit., V. 5, 1999. P. 1231 1237.

169. Hicks К. В., Parrish F.W. A new method for the preparation of lactulose from lactose // Carbohydrate Research, V. 82, 1980. P. 393 397.

170. Hirotsu K., Shimada A. The Crystal and Molecular Structure of p-Lactose // Bulletin of the Chemical Society of Japan, vol. 47(8), 1974. P. 1872-1879

171. Hirschberg, С. В., Robbins P. W., Abeijon C. Transporters of nucleotide sugars, ATP, and nucleotide sulfate in the endoplasmic reticulum and Golgi apparatus // Annu. Rev. Biochem, V. 67, 1998. P 49 69.

172. Hoffman E., Biochem. Z. B. 253, 1932. P. 462.

173. Hopfer U. Membrane transport mechanisms for hexoses and amino acids // L.R. Johnson, V.2, 1987. P. 1499 1526.

174. Hosaka H., Sakumoto I. The influence of lactulose on intestinal absorption // Gastroenterol. Jpn., V. 7, 1972. P. 316 317.

175. Hudson C.S. J.Am.Chem.Soc., (1925). V. 47 P. 2052.

176. Hunt C.D. The biochemical effects of physiologic amount of dietary boron in animal nutrition models // Environ. Heath Perspect. Vol. 102. supl. 7. P.35-43.

177. Igarashi C., Ezawa I., Effects of whey calcium and lactulose on the strength of bone in ovariectomized osteoporosis model rats // Pharmacometrics (Jpn), V. 42, №3, 1991. P. 245 254.

178. Indian Standart 1000 1959. Specification for Lactose Commerced. New Dehli.

179. Isbell H. S., Frush H. L. The oxidation of sugars. 1. The electrolytic oxidation of aldose sugars in the presence of a bromide and calcium carbonate // US National Bureau of Standarts. Journal of Research, V.6, 1931. P. 1145- 1152.

180. Isbell H. S., Frush H. L. Preparation of Calcium Lactobionate and Lactobionic 5-Lactone // US National Bureau of Standarts. Journal of Research, V. 11, 1933. P. 713-717.

181. Iwashige T. et.all., Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), V. 15, 1967. P. 1803.

182. Jeffrey G. A., Huang D., Pfeffer P.E. et al., Crystal structure and n.m.r. analysis of lactulose trihydrate // Carbohydr. Res. V. 226, 1992. P. 29 42.

183. Jezo I. Chem.Zvesti., V. 32, 1978. P. 493.

184. John N. M., Zea M. E. R., Kawano Т., Omata Y., Saito A., Toyoda Y., Mikami T. / Identification of carbohydrates on Eimeria stiedai sporozoites and their role in the invasion of cultured cells in vitro // Veter. Parasitol., V.81, №2, 1999. P. 99-105.

185. Kahlenberg L. Z.physik.Chem. 20, (1896). 547.

186. Kawaken Fine Chemicals Co.Ltd. Glyconic acids. Kokai Tokyo Koho Jap. Pat. 6092240, (CI. С 07 с 59/105) 1985.

187. Kaiser Л. B. Oxydation of sugars / Eur.Pat. Appl. EP 142725.19 oct.,1984.

188. Kozempel M. et al. / Continuous process for the production of lactulose from lactose using boric acid as a complexing agent. US Patent 5 895 814 apr. 20, 1999.

189. Kozempel M. Isomerization kinetics of lactose to lactulose in the presence of borate //J. Chem. Tech. Biotechnol. 59, 1994. P. 25 29.

190. Kramer H., Therapie des hepatorenalen syndromes. Deut. med. Wschr., V. 113, 1988. P. 561 564.

191. Liao W., Florin C., Endotoxin, cytokines and hyperlipidemia // Scand. J. Gastroenterol. V. 28, 1995. P. 97 103.

192. Mack D., Flick J., Correlation of intestinal lactulose permeability with exocrine pancreatic dysfunction // J. Pediatr, V. 120, 1992. P. 696 701.

193. Kuhn R. Ann., V. 600, 1956. P. 135.

194. Kuhn R., Baer H. // Chemische Berichte , 89, 1956. P. 2513.

195. Kuhn R. Hoppe-Seyler's //Z. Physiol. Chem., V.l, 1956. P. 303.

196. Kuzuhara H., Emoto S. Conversion of Cellobiose into Lactose //Agricultural and Biological Chemistry, V. 30, 1966. P. 122 125.

197. Lactulose Determination and other Methods for Distinguishing Heat Treatment of Milk. Report of group E 56 (E-Doc 401- 1989). International Dairy Federation. Annual Session in Copenhagen Sept., 1989.

198. Lactulose/ Official Monographs/ USP 24, p. 952-953

199. Lallukka Y. et al. Particle size measurement of lactose powder with an electrical zone method (coulter principle) // Finnish Journal of Dairy Science V. 44, 1986. P. 63 -73.

200. Leinzinger E. // Pharm.Acta Helv. V.22, 1947. P. 116

201. Lemieux R., Bundle D. R., Baker D. A. The Properties of a «Synthetic» Antigen Related to the Human Blood-Group Lewis // Journal of the American Chemical Society, V. 97, 1975. P. 4076-4083.

202. Lemieux R. // Can. J. Chem. V.60, 1982. P. 58

203. Lemieux R. Human Blood Groups and Carbohydrate Chemistry. // Haworth Memorial Lecture. Chemical Society Reviews, V. 7, 1978. P. 423 -452.

204. Lettre H. // Z. Physiol. Chem. V.242, 1936. P. 210.

205. Liao W., Florin C., Endotoxin, cytokines and hyperlipidemia // Scand. J.Gastroenterol., V. 28, 1995. P. 97 103.

206. Liehr H., Heine W., Treatment of endotoxemia in galactosamine hepatitis by lactulose admistered intravenously // Hepato-Gastroenterol, V. 28, 1990. P. 296-298.

207. Lin M. S., Jan В. I. Determination of hydrogen peroxide by utilizing a cobalt(II)hexacyanoferrate-modified glassy carbon electrode as a chemical sensor // Electroanalysis, V.9, 1997. P. 340 344.

208. Liptak A., Jodal I., Nanasi P. Hydrogenolysis of benzylidene acetals // Carbohydrate Research, V. 52, 1976. P. 17 22.

209. Lobry de Bruyn C. A. // Rec. trav. chim. V.12, 1893. P. 286

210. Lopez-Covarrubias S. Obtention de betta-Lactosa, Lactulosa у de mezclas de Fructosa у Galactosa a partir de suerode queseria desproteinizado // Rev. Agrochim. Y Technol. Aliment, V. 25, № 3, 1985. P. 355 361.

211. Lutjen P., Witt M., Hoy J. A role for fucose in Human spermatozoa zona pellucida recognition // Clin. Reprod. Fertil., V.4, №2, 1986. P. 185 186.

212. Mack D., Flick J. Correlation of intestinal lactulose permeability with exocrine pancreatic dysfunction // J. Pediatr., V. 120. 1992. P. 696 701.

213. Mack D., Smart L. Infection prophylaxis with lactulose // Age and Ageing, V. 22, 1993. P. 8.

214. Martinez-Castro, Olano A. Ready Detection of Small Amounts of Lactulose in Dairy Products by Thin-Layer Chromatography //Chromatographia, V. 14, 1981. P. 621 -622.

215. Massie H. R. Effect of dietary boron on the aging process // Environ. Heath Perspect., Vol. 102. supl. 7. P. 45-48.

216. Matsumoto K. et. al. Galactooligosaccharides // T. Nakakuki (Editor) Oligosaccharides. Production, Properties and Applications. Japanese Technology Rewiews. Gordon and Breach, Japan. V.3, №2, 1993. P. 107 117.

217. McCutcheon J., Fulton J. Lowered prevalence of infection with lactulose therapy in patients in continuing hospital care // J. Hosp. Infect. V.13, 1989. P. 81-86.

218. Mendicino J. F. Effect of borate on the alkali-catalyzed isomerization of sugars // Journal of the American Chemical Society, Vol. 82, 1960. P. 4975.

219. Menzel H. HZ. Anorg. und algem. Chem., vol. 164, 1927. P. 22.

220. Method of making lactulose / Guth J.H., Tumerman L. US Patent № 3546206.

221. Method for manufacture of ketose sugars / Tumerman L., Guth J. H. US Patent № 3822249

222. Micheel F.//Chemische Berichte. V. 85, 1952. P. 1092

223. Miescher K. // Helv. Chim. Acta. V.26, 1943. P. 224.

224. Mizota Т., Tamura Y., Tomita M. / Lactulose as a sugar with physiological significance // Bull.Int.Daiiy Fed., N 212, 1987. P. 69 76.

225. Mohler M. R. et. al. Whey-based nonfat milk replacers in light chocolate-flavored compound coatings // Food Technology, V.34, 1981. P. 79-81.

226. Momberger H. Lactose // Hagers Handbuch der pharmazeutischen Praxis, V. 7, Part B, Ililfsstoffe. Springer Verlag Berlin, Heidelberg, New York. 4th edition, 1977. P. 539 554.

227. Montreuil J. The saga of human milk gypolactose. New perspective in infant nutrition, Stuttgart: Thieme, 1993. P. 3 11.

228. Moscone D., Bernardo R., Marconi E., Palleschi G., Rapid determination of lactulose in milk by microdialysis and biosensors // The Analyst, V. 124, 1999. P. 325 329.

229. Mottar J., Lechner E. Lactulose determination & other methods for distinguishing heat treatment of milk // Annual Sessions IDF in Copenhagen (Denmark) sept. 1989, E-Doc 401, P. 13.

230. Nickerson T.A. et.al. Colorimetric estimation of lactose and its hydrolytic products // Journal of the Dairy Science, V. 59, 1976. P. 386.

231. Neufeld Т., Eshkenazi I., Maltz E., Zion B. and Rishpon J. Determination of lactose concentration in milk // 26-th IDF World Dairy Congress. Paris. France. Sept. 24 27, 2002.

232. Newburg D. S., Neubauer S. H. Carbohydrates in milk // Handbook of Milk Composition. San Diego: Academic Press, 1995.1. P. 273 349.

233. Newnham R. E. Essentiality of boron for healthy bones and joints // Environ. Heath Perspect. Vol. 102. supl. 7. P. 83.

234. Ozcelik M., Pekmezci S. Lactulose to prevent translocation in biliary obstruction // Dig.Surg., V.14, 1997. P. 267 271.

235. Pain J., Cahil C., Gilbert J. Prevention of postoperative dysfunction in patients with obstructive jaundice: a multicentre study of bile salts andlactulose // Br. J. Sugr., V.78, 1991. P. 467 469.

236. Pacsu E. // Chemische Berichte. V.61, 1928. P. 1508.

237. Parrish F. W., Talley F. B. et al. Sweetness of lactulose relative to sucrose // J. Food Sci. vol. 44, P.813.

238. Parrish F.W., Hicks K., Analysis of Lactulose Preparations by Spectrophotometric and High Performance Liquid Chromatographic Methods //Journal of Dairy Science., V. 67, 1980. P. 1809 1814.

239. Pereira M. E., Kabat E. A. Specificity of Purified Hemagglutinin (Lectin) from Lotus tetragonolobus // Biochemistry, V. 13, 1974. P. 3184 3192.

240. Pfeffer P. E., Hicks K. Characterization of keto disaccharides in• 1 ^solution by deuterium-induced, differential isotope-shift C-NMR spectroscopy // Carbohydrate Res. Vol. 102, 1982, P. 11 22.

241. Polska Norma 65, A-86362, Cukier Mlekowy.

242. Popovici E., Ifrim S., Cruceanu M. Controlul analytic in obtinerea acidului lactobionic prin electrooxidarea // Revista de Chimie, V. 38, 1987. P. 174- 175.

243. Process for preparing lactulose from lactose by epimerization with sodium aluminate. European Patent Application № 320670.

244. Process for producing lactulose / Gasparotti F.A. UK Patent Application №2031430

245. Rabinsohn Y. et. al. // J. Org. Chem. V.38, 1973. P. 202.

246. Rajakovic L. V., Ristic M. D. Sorption of boric acid and borax by activated carbon impregnated with various compounds // Carbon, vol. 34, № 6, 1996. P. 769 774.

247. Rao D., Lerner L. M., A new synthesis of 2-hydroxyglycans //Carbohydrate Research, V. 19, 1971. P. 133 134.

248. Revah I., Gadella В. M., Flesch F. M. Physiological state of bull sperm affects fucose- and mannose-binding properties // Biol.Reprod., V.62, №4,2000. P. 1010-1015.

249. Richmeyer N. К., Hudson С. S. The Rearrangement of Sugar Acetates by Aluminum Chloride. Futher Studies on Neolactose and D-Altrose //The Journal of American Chemical Society, V. 57, 1935. P. 1716 1721.

250. Rovve A., Berendt A.R., Marsh K. Plasmodium falciparum: a family of sulfated glycoconjugates disrupts erythrocyte rosettes // Experimental Parasitology, У.19, №4, 1994. P. 506 516.

251. Sabharwal H., Sjoblad S., Lundblad A. Affinity chromatografic identification and quantitation of blood group A-active oligosaccharides on human milk and feces of breast fed infants // Pediatr. Gastroenterol Nutr., V.12, 1991. P. 474-479.

252. Schneider W. // Chemische Berichte. V.52, 1919. P. 213

253. Schumann C. Medical, nutritional and technological properties of lactulose. An update // European Journal of Nutrition, V. 41, Suppl. 1, 2002. P. 17-25.

254. Skraup Z. H. Monatsh. V.22, 1901. P. 375.

255. Shalgi F., Matityahu A., Nebel L. The role of carbohydrates in sperm-egg interaction in rats // Biol. Reprod., №34, 1986. P. 446 452.

256. Siti-Mizura S. Determination of boric acid in foods: comparative study of three methods // J. Sci. Food Agric., V.55, 1991. 261 268.

257. Smith F. A Reinvestigation of the Preparation of p-Methyl Lactoside // The Journal of the American Chemical Society, V.74, 1952. P. 1912

258. Smits P.C. / 2-Keto-aldonic acids. Europ. Pat. Appl. EP 151498, 14 Aug., 1985.(CI. С 07 II 7/027).

259. Souchay P. // Bull. Soc. chem., (1953). p. 395

260. Speck J. The Lobry de Bruyn-Alberda van Ekenstein Transformation 11 Adv. in Carbohydrate Chemistiy, vol 13, 1958. P. 63 103.

261. Stetten D. // Anal. Chem. Vol.23, 1951. P. 1177.

262. Sturla L., Puglielli L., Tonetti M. Impairment of the Golgi GDP-L-fucose transport and unresponsiveness to fucose replacement therapy in LAD II patients // Pediatric Research, V.49, 2001. P. 537 542.

263. Subbiah P., Jayaraman K. Catalytic oxidation of lactose using electrogenerated Br/OBr-redox mediator // Bulletin of Electrochemistry, V. 3, 1987. P. 451 -543.

264. Takamura T. et. al. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). V.27, 1979. P. 721.

265. Takamura T. et. al. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). V.29, 1981. P. 1076.

266. Takamura T. et. al. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo). V.29, 1981. P. 2270.

267. Tejima S. Synthesis of 1,6-anhydro-6-thio-3-lactose (6-thio-lactosan) // Carbohydrate Research. V.20. 1971. P. 123 132.

268. Tejima S. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), V.21, 1973. P. 546.

269. Tejima S. et. al. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), V.21, 1973. P. 2538.

270. Tejima S. et. al. // Chem. Pharm. Bull. (Tokyo), V.26, 1978. P. 2147.

271. Terada А., Нага H., Kataoka M., Mitsuoka T. Effect of lactulose on • the composition and metabolic activity of the human faecal flora

272. Microb. Ecol. Health Dis., v.5, 1992. P. 43 50.

273. Thelwall L.A. et.al. / British Patent Application 2048853a, (1980).

274. Tipson R. S. Sulfonic esters of Carbohydrates // Advances in Carbohydrate Chemistry, V. 8, 1953. P. 107 215.

275. Trace elements in Man and animals/ Ed. By M.Anke, D.Meissner, S.Mills. Dresden. 1993. P. 108- 112.

276. Tsuyuna S., Ota K., Japan. Kokai 8002610. 10 Jan., 1980. (Chem. Abstr. 92. 181583 k).

277. U.S.Patent N 4147773, A 61 К 37/00. Powdery composition comprising viable bifidobacteria cells and lactulose / Morinaga Milk Industry Co., Japan. Prior. 12.12.77. pat.03.04.79.

278. U.S.Patent N 4147773, A 61 К 37/00. Powdery composition comprising viable bifidobacteria cells and lactulose / Morinaga Milk Industry

279. Van Kamp H. V. et al. Studies on tableting propertings of lactose //Acta Pharm. Suecica, V.23, 1986. P. 217 240.

280. Veinberg A. Y. et.al. Zh. Obshch. Khim., 1966. P. 36 31.

281. Waters A. J., Hudson C. S. The oxidation of Lactal // The Journal of American Chemical Society, V. 52, 1930. P. 3472 3473.

282. Widell S. A lactosylurea whey product for feeding to ruminants // Proceedings Whey Products Conference, Minneapolis, Minnesota, (1978). P.53 -61.

283. Yamauchi Т., Fukushima K. Epimerization and isomerization of various monosaccharides using metal-diamine systems // Carbohydrate Research, Vol. 204, 1990. P. 233 239.

284. Yelich M., Schieber C., Polymyxin-B suppresses endotoxin-induced insulin hypersecretion in pancreatic islets // Circ. Shock, V. 38. (1992).P. 85-90.

285. Zadovv J. G. The use of lactose in food products // XXII Int. Dairy Congress, The Hague (29.09-03.10 1986), Dordrecht.: D.Reidel Publ. Co.,1987. P. 737 748.

286. Zagrodzki S., Kulagowska A. Bestimmung der Lactulose in Milchproducten // Qualitas Plantarum et Materiae Vegetabiles., V.16, 1968. P. 102- 112.

287. Zopf D., Roth S. Oligosaccharide anti-infective agents // Lancet, V. 347, 1996. P. 1017- 1021.

288. Авторская выборка из массива 3000лактозы 1

289. Proportion of variance accounted for:КдетеРмлнации , 99398509 Ккорреля^л =, 99698801

290. Model is: v7=b1*v1+b2frv2+b3*v3+b4*v4+b5*v5+b6*v6+b0+b11*v1A2+b (Матрица планирования эксперимента)

291. Ь5 1-125,0 59,59 -2,09725 0,283250 144,58 1,57053 0,360956 -882 Q32227,1 -1610 '2064

292. M11 j-0,0 0,00 ;-5,05108 0,124427 [-0 |0b222 148,8 90,29 [1,64768 0,347269 -999 1296

293. ЬЗЗЗ -9,3 2,77 '-3,37217 [0,183527 [-44 [26

294. Ь4441-9,1 ^42 '-0,96210 40,512295 fl29~ fill

295. Ь55510,0 0,00 И ,34857 s0,406199 -0 [0

296. Ь666 j-0,0 0,00 1-2,47108 0,244803 [-0 [0

297. Ы2 52,0 30,05 ;1,72991 'o,333674 [-330 [434

298. ЫЗ -8,4 1 I * 4,18 -2,00082 [0,295063 -61 [45

299. Ы4 -54,2 28,44 -1,90654,0,307528 -416 307

300. Ы5 j-0,8 0,47 -1,62706 0,350834 -7 [5

301. Ы6 -8,6 4,77 -1,81098 '0,3211871-69 [52

302. Proportion of variance accounted for: ,99949497 R =,99974745 Model is: v8=b1*v1+b2*v2+b3*v3+b4*v4+b5*v5+b6*v6+b0+b11*v1A2+b Dep. Var. : Var8 v4A2+b55*v5A2+b66W2+b111*v1A3+b222*v2A Level of confidence: 95.0% ( alpha=0.050) 12*v1*v2+b13*v1*v3+

303. Estimate Standard t-value p-level Lo. ConfjUp. ConfbT 1,584 5,5715 0,28427 0,823676 -69,2 72,38

304. Ы1 (-0,002 0,0013 -1,31728 0,413374 j-0,0 0,01b22 J-0,227 ~ Из,1857 -0,01723 0,989033 -167,8 167,31

305. ЬЗЗ -0,862 0,8572 ,-1,00509 0,498384 -11,8 10,03

306. Ь44 |16,422 ,9,5915 '1,71214 0,336529 -105,4 138,29

307. Ь55 J0,6l2 ,0,0057 2,15599 ,0,276478 -0,1 0,08

308. Ь66 0,021 ,0,0041 5,12649 0,122642 'од?

309. Ы11 0,000 0,0000 |1,07021 0,478417 -0,0 0,00

310. Ь222 j-0,459 11,0690 -0,42958 0,741694 -14,0 13,12

311. ЬЗЗЗ |0,072 0,0327 2,19338 0,272323 L~o73 0,49

312. Ь444 j-0,371 ,0,1109 -3,34361,0,185009 -1,8 1,04

313. Ь555 -0,000 ;Ь,оооо -1,08401 0,474350 Г-0,0 0,00

314. Ь666 -0,000 ;0,0000 г5,49764 '0,114546 -0,0

315. М 2 |0,040 "03556 ! » 0,11141 0,9293631-4,5 4,56

316. ЫЗ 1-0,050 ,0,0494 -1,01643 0,494812 -0,7 0,58

317. Ы4 |-0,091 ,0,3365 1^26937 0,832491 -4,4 4,19

318. Ы5 0,001 ,0,0056 0,22524 0,858959 -0,1 0,07

319. Ы6 j-0,016 ,0,0564 -0,29034 0,820109 -0,7 0,700й11^2900 СОГЛАСОВАНО:

320. Департамент Госкомсанэпи дн адзора МЗ РФзаключение от 11 05 2001 г № 77 99 02 922 Д 002534 05 011. ОЛДИНГ

321. Киселев Н. А. "// " ОЛ 2001 г.1. Ким В. В. 2001 г.

322. KOHLJEHTPAT ЛАКТУЛОЗЫ «ЛАКТУСАН»1. ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ1. ТУ 9229-004-43576397-011. Дата введения с1. РАЗРАБОТАНО:1. ГОССТАНДАРТ РОССИИ

323. УГЛЕВОДНЫЙ МОДУЛЬ «АЛКОСОФТ» ТЕХНИЧЕСКИЕ УСЛОВИЯ ТУ 9229-003-43576397-01

324. Дата введения РАЗРАБОТАНО:1. ООО "Феяицата холдинг" к.1. А. В. Серов 2001 г.1. ЗАО "Ла:1. М. Г. Петренко

325. Общество с ограниченной ответственностью «ЛЕГИОН»в)1. ОКП 9229 00соглдшвадаv1. Став^одр^^^уукраю

326. Главны^ЩГ^ч-в Ставши©ль"Скйм крде \Л fxXL. ,-ГН.К Косалев

327. Группа Н18 (ОКС 67.100.10) УТВЕРЖДАЮ Директ^сООО «ЛЕГИОН» I. Робиков1. КОНЦЕНТРАТ ЛАКТУЛОЗЫ

328. Технические условия ТУ 9229-008-46162908-2004 (вводятся впервые)1. Дата введения в действие1. РАЗРАБОТАНОу1. ПршЬессортсонсультант

329. И.А. Евдокимов ЗавТэ^спериментально-производственной лабораторией

330. А.В. Серов Тав^ производством1. Д.Н. Володинг. Ставрополь 2004

331. ГОССТАНДАРТ РОССИИ ФГУ «ставропольский цсм» ЗАРЕГИСТРИРОВАН КАТАЛОЖНЫЙ ЛИСТ1. УТВЕРЖДАЮ1. ЛЕГИОН» Робиков

332. ТЕХНОЛОГИЧЕСКАЯ ИНСТРУКЦИЯ по производству концентрата лактулозы1. Дата введения

333. Характеристика готовой продукции 1.1. По органолептическим показателям продукт должен соответствовать требованиям, указанным в таблице 1