Extragerea fracţiilor proteice din zer prin aplicarea proceselor electrofizice

Abstract

Scopul și Obiectivele lucrării sunt: extragerea concentratelor proteice minerale(CPM) cu conținut proteic predeterminat în dependenţă de regimurile de procesare (consumul de energie, valorile pH şi a potenţialului de oxido-reducere (POR), temperaturii, durata de procesare) şi stabilirea mecanismelor de formare a compuşilor proteici; analiza metodelor moderne de prelucrare a zerului; caracteristica fracţiilor proteice ale zerului și obţinerea CPM cu conținut proteic predeterminat la procesarea electrofizică; cercetarea extragerii CPM în dependenţă de regimurile de procesare (consumul de energie, valorile pH şi POR, temperaturii, durata de procesare); determinarea conținutului fracţiilor proteice majore extrase în CPM; stabilirea mecanismelor de extragere a fracțiilor proteice în CPM; analiza calităţii materiei prime şi a produselor finale. Metodologia, pentru realizarea scopului şi obiectivelor propuse s-a selectat electrolizorul cu diafragmă EDP-2, care a permis electroactivarea zerului la diferite densităţi a curentului electric (j = 10 – 20 mA/cm2),înregistrarea şi analiza parametrilor: electrici (voltajul, U (V)); termici (temperatura în faza lichidă și faza spumoasă, t, oC); fizico-chimici (pH și POR (potențialul de oxido-reducere) şi biochimici (gradul de extragere a conținutului proteic total în CPM, (Q, %); gradul de extragere a conținutului proteic solubil în anumite soluții tampon, (Qs, %), gradul de extragere a fracțiilor proteice majore în CPM, (Qp, %)); în calitate de lichid de lucrus-au utilizat trei tipuri de zer obţinute după fabricarea: brânzei granulate „Grăuncior”; brânzei de vacă, cu conținutul de grăsime 2% ; „produsului de brânză”, cu conținutul de grăsimi 18%; calitatea zerului şi a concentratelor proteice minerale a fost evaluată prin determinarea mai multor parametri biochimici (conţinutul aminoacizilor, conţinutul produselor de oxidare a grăsimilor (conjugatele dienice şi trienice, dialdehida malonică), indicele pepsin-pancreatic); studiul fracţiilor proteice majore extrase în concentratele proteice minerale a fost realizat cu SDS-PAAGE 15% . Rezultatele, Procesarea electrofizică a zerului a permis identificarea mai multor fracţii proteice conținutul cărora variază în dependenţă de consumul de energie, volumul de zer procesat, durata procesării, variaţia valorilor pH și a potențialului de oxido-reducere (POR). Convenţional aceste fracţii au fost divizate în patru grupe: proteine cu masă moleculară mare (HWP)ce se extrag în dependență de tipul zerului procesat și variază de la 3-34%, având un caracter neuniform; caseinele (CSN)caredepinde de prezența lor în ZI și are un caracter neuniform de recuperare (5-30 %); β-lactoglobulina (β-Lg) ce atinge un maxim de extragere în CPM din primele minute de procesare (de circa 70 %) şi descrește pe durata procesării până la 20%; α-lactalbumina (α-La)ce are un caracter ascendent de acumulare în CPM de la 10%, ce crește spre finele procesării (circa 70 %). Principalele concluzii ale studiului, procesarea electrofizică a zerului prezintă un proces non-rezidual ce permite obținerea concentratelor proteice minerale (CPM) cu o valoare biologică înaltă şi conţinut proteic predeterminat. A fost demonstrată calitatea produselor finale obţinute la procesarea electrofizică a zerului, confirmată prin prezenţa tuturor fracţiilor proteice din zer și a conţinutului aminoacizilor, în deosebi, acelor esenţiali; valoarea biologică înaltă, datorită indicelui pepsine-pancreatic înalt - 58; prezența lipidelor și a produselor oxidării lor, ce este sub normă admisibilă. A fost elaborată şi prezentată schema tehnologică de obținere a concentratelor proteice minerale la procesarea electrofizică a zerului.

The purpose and objectives are: extraction of protein mineral concentrates (PMC) with predetermined protein content in relation to the processing regime, with the account of the energy consumption, values of pH and of the oxidation-reduction potential (ORP), duration of processing; determination of the mechanisms of the formation of protein compounds; the analysis of modern whey processing methods; the characteristic of whey protein fractions and obtaining of PMCs at electrophysical processing; determination the content of major protein fractions extracted into the PMC; determination of the mechanisms for extracting protein fractions in PMCs; theanalysis of the quality of raw materials and final products. The methodology was: n order to reach the proposed goal and objectives, an EDP-2 diaphragm electrolyzer has been selected, which allowed the electro-activation of the whey at different electrical current densities (j = 10 - 20 mA/cm2), recording and analysis of the following parameters: voltage, U (V), temperature in the liquid phase and the foam phase (t, oC), pH (acid activity), ORP, the degree of extraction of total protein content in PMCs, (Q,%), thedegree of extraction of soluble protein content in certain buffer solutions (Qs,%), the degree of extraction of major protein fractions in PMCs, (Qp,%). The research was conducted with three types of whey after the manufacture of the: granulated cottage cheese „Grăuncior”, „Cottage Cheese”, 2% fat content, and „Curd product”, 18% fat content. The quality of whey and PMCs was evaluated by determining several biochemical parameters: amino acid content, content of fat oxidation products, pepsin-pancreatic index; the study of major protein fractions extracted in PMCs was investigated by SDS-PAGE 15%. Electrophysical processing of whey allowed the identification of several protein fractions, the content of which varies depending on the energy consumption, the volume of processed whey, the duration of processing, the variation of the pH values and of the ORP. Traditionally, these fractions make up four groups: high weight proteins extracted depending on the type of processed whey and vary within 3-34%, are isolated uniformly during processing; caseins, whose isolation depends on their presence in the initial whey and has an uniformly recovery (5-30%); β-Lg whose isolation is significant in all of the collected samples, even during the first 5 minutes of processing (about 70%) and decreases during processing to 20% ; α-La which has an ascending character of isolation in PMCs of 10%, increasing to the end of processing (about 70%).

Electrophysical processing of whey is a non-residual process that allows the production of PMCs with a high biological value and predetermined protein content. The quality of final products obtained in electrophysical whey processing has been demonstrated, confirmed by the presence of all whey protein fractions and the amino acids content, especially those essential ones; high biological value due to the high pepsin-pancreatic index - 58; the presence of lipids and their oxidation products, which is acceptable. The technological scheme for obtaining PMCs via electrophysical processing of whey was elaborated and is presented.