Способ определения концентрации белка в белоксодержащих растворах

 

Назначение: молочная промышленность. Сущность: способ позволяет оценить количество и качество белка, его изменения в результате воздействия технологических факторов, путем использования уравнений при наличии данных величины титруемой кислотности и рН.

Изобретение относится к молочной промышленности, а именно к анализу сырья и продукции.

Известен способ контроля качества молочно-белковых концентратов путем определения массовой доли белка в нем методом Кьельдаля, заключающийся в минерализации навески продукта с Н₂SO₄, с отгонкой аммиака после нейтрализации кислоты и титрования полученной NH₄OH с пересчетом его на белок [1] . Этот метод является стандартным и наиболее точным, однако требует значительных затрат труда, времени, дорогостоящей аппаратуры. Кроме того, полученная характеристика показывает количество белка, но не позволяет оценить его функциональное состояние и пригодность для дальнейшей переработки.

Существует способ контроля процесса созревания сыров, осуществляемый сравнением полученных электрофореграмм с оптимальными электрофореграммами для данного сыра с последующим регулированием технологического процесса в зависимости от появления характерных и -распадов казеина [2] . Этот способ позволяет повысить объективность контроля и позволяет прогнозировать качество готового продукта. Однако существенным недостатком этого способа является его продуктивность и длительность.

Наиболее близким техническим решением является способ измерения массовой доли жира и сухого обезжиренного остатка в молоке. Для контроля качества молочных продуктов используется способ измерения массовой доли жира и сухого обезжиренного остатка в молоке, заключающийся в том, что исследуемую пробу молока помещают в измерительную камеру, нагревают, до 41^оС, измеряют скорость ультразвука в пробе, затем нагревают до температуры 65^оС и вновь измеряют скорость ультразвука. По результатам обоих измерений вычисляют массовые доли жира и сухого обезжиренного остатка в пробе, решая систему 2 уравнений с двумя неизвестными, в роли которых выступают искомые величины. Коэффициенты при неизвестных и свободные члены уравнений определяют по калибровке [3] .

Однако данный способ требует наличие специальной дорогостоящей аппаратуры, а кроме того, не позволяет оценить количество белка, его функциональные возможности при дальнейшей переработке и изменения, происшедшие с белком. Он также не позволяет сделать количественную оценку этих изменений и не дает информацию о других качественных характеристиках исследуемого продукта.

Ближайшим по назначению и решаемой задаче является способ определения концентрации белка в белоксодержащих растворах, предусматривающий установление значений титруемой кислотности исследуемой пробы [4] . Однако и данный способ не обеспечивает достаточной степени точности при определении.

Целью изобретения является упрощение способа контроля качества белковых концентратов и повышение его информативности.

Поставленная цель достигается следующим образом.

В ходе технологического процесса в пробах выделяемого белка определяют титруемую кислотность, рН и значения их подставляют следующее уравнение: Y= , (1) где Y - массовая доля белка; Х₁ - титруемая кислотность; Х₂ - величина рН; В_О, В₁, В₂, В₁₂ - эмпирические коэффициенты, определяемые при калибровке.

Уравнение используется для расчета массовой доли белка в концентрате по титруемой кислотности и величине рН, одновременно позволяет оценить качественные характеристики продукта.

Например, при температурном воздействии в результате технологической обработки проводится оценка изменений качества белка по формуле (I). Разность значений массовой доли белка до и после воздействий (при изменении концентрации белка) является мерой снижения буферности белка, выраженной в "кажущемся" снижении его концентрации.

Таким образом, заявляемое техническое решение отличается от прототипа тем, что предлагаемый способ позволяет оценить количество и качество белка, его изменения в результате воздействия технологических факторов, путем использования уравнений при наличии данных величины титруемой кислотности и рН. Эти отличия позволяют сделать вывод о соответствии заявляемого технического решения критерию "новизна".

Признаки, отличающие заявляемое техническое решение от прототипа, не выявлены в других технических решениях при изучении данной области техники и, следовательно, обеспечивают соответствие критерию "Существенные отличия".

П р и м е р 1. В качестве объекта экспресс-контроля качества белоксодержащих растворов использовали жидкий концентрат натурального казеина (ТУ 49 1169-85). В опытном образце проводят определение титруемой кислотности и величины рН.

Массовую долю белка рассчитывают по уравнению: Y= , (I) где Y - массовая доля белка в концентрате, % ; Х₁ - титруемая кислотность концентрата, - 36^оТ; Х₂ - величина рН концентрата, 6,5 ед. рН; В_о = -22,56; В₁ = 19,95; В₂ = -2,44; B₁₂= - 2,67 - эмпирические коэффициенты для жидкого концентрата натурального казеина.

Подставляя указанные выше величины в уравнение получили массовую долю белка в нем Y = 11,2% .

Параллельно проводили определение массовой доли белка методом Къельдаля. Получили Y = 10,8% . Отклонение контрольной величины от рассчитанной в результате реализации предлагаемого технического решения не достоверно (Р = 0,95) и не превышает 0,5% (в абсолютных величинах).

П р и м е р 2. В качестве объекта экспресс-контроля белоксодержащих растворов использовали раствор концентрата сывороточных белков, полученных ультрафильтрацией (КСБ УФ). В опытном образце проводят определения титруемой кислотности и величины рН.

Массовую долю белка рассчитывают по уравнению: Y= , где Y - массовая доля белка в концентрате. % ;
Х₁ - титруемая кислотность концентрата, 36^оТ;
Х₂ - величина рН концентрата, 7,10 эд. рН;
В_о = -158,68; В₁ = 15,81; В₂ = 22,03; В₁₂= = -1,91 - эмпирические коэффициенты для КСБ УФ.

Подставляя указанные выше величины в уравнение получили массовую долю белка в нем Y = 14,98% .

Параллельно проводили определения массовой доли белка методом Къельдаля. Получили Y = 14,57% . Отклонение контрольной величины от рассчитанной в результате реализации предлагаемого технического решения не достоверны (Р = 0,95) и не превышают 0,5% (в абсолютных единицах).

Для количественной оценки изменений, происходящих с концентратом в процессе технологической обработки, исходный концентрат натурального казеина подвергали пастеризации и распылительной сушке. Пробы пастеризованного и сухого концентрата (после его восстановления до массовой доли сухих веществ предшествующей сушке) исследовали путем определения величин титруемой кислотности и рН.

Получили следующие показатели соответственно: для пастеризованного концентрата кислотность - 35,4^оТ, рН 6,45; для сухого восстановленного концентрата - 35,4^оТ, 6,43 ед. рН.

Данные использовали для расчета массовой доли белка по формуле (1). В результате получили значения массовой доли белка для пастеризованного концентрата - Y = 10,4% , для сухого восстановленного - Y= = 10,2% .

Таким образом, имеем кажущееся снижение массовой доли белка в концентрате в результате пастеризации или сушки с 11,2% соответственно до 10,4% в пастеризованном и 10,2% в сухом-восстановленном.

Относительно исходного концентрата такое снижение можно выразить в % и принять его за количественную оценку снижения качества.

Для пастеризованного концентрата оно составит:
100 % = 7.1 % .

Для сухого восстановленного концентрата снижение качества можно оценить как:
100 % = 8.9 % .

Использование заявляемого изобретения исключает приобретение дорогостоящего оборудования, позволяет оценить количественно изменения белков и дает информацию о других качественных характеристиках исследуемого продукта, что увеличивает степень информативности исследования.

Способ отличается простотой, позволяет сократить время проведения испытаний, а также своевременно предоставить данные химического контроля в ходе технологического процесса. (56) 1. Состав и свойства молока как сырья для молочной промышленности: Справочник (Н. Ю. Алексеева, В. П. Аристов, А. П. Патратий и др. ; под ред. канд. техн. наук Я. И. Костина. - М. : Агропромиздат, 1986, с. 239.

2. Авторское свидетельство СССР N 1272238, кл. G 01 N 33/04, 1986.

3. Авторское свидетельство СССР N 1341582, кл. G 01 N 33/04, 1987.

4. А. П. Патратий, В. П. Аристова. Справочник для работников лабораторий предприятий молочной промышленности. М. : Пищевая промышленность, 1980, с. 97-99.

Формула изобретения

СПОСОБ ОПРЕДЕЛЕНИЯ КОНЦЕНТРАЦИИ БЕЛКА В БЕЛОКСОДЕРЖАЩИХ РАСТВОРАХ, предусматривающий установление значения титруемой кислотности исследуемой пробы, отличающийся тем, что, с целью повышения точности, дополнительно в исследуемой пробе устанавливают значение рН, а определение концентрации Y белка в белоксодержащих растворах осуществляют по формуле
Y= , ,
где X₁ - значение титруемой кислотности;
X₂ - значение рН;
B₀, B₁, B₂, B₁₂ - эмпирические коэффициенты, устанавливаемые при калибровке.