12 / 90
Научный журнал НИУ ИТМО. Серия «Процессы и аппараты пищевых производств» № 4 , 2016
12
групп, входящих в состав всех разрешенных сегодня в пищевой промышленности синтетических
красителей [3] с радикалами аминокислот.
Изначально предполагалось, что красители должны быть отделены от белковой матрицы либо
в процессе проведения подготовки проб, либо, если не удастся подобрать условия для количественного
извлечения, непосредственно на колонке. Основное преимущество последнего подхода в ускорении
анализа в целом, а существенные недостатки – частая смена предколонок и наличие неинформативных
пиков, затрудняющих обработку хроматографических данных. Если будет установлено, что наличие
таких пиков не препятствует чтению хроматограмм, подход следует признать приемлемым.
Имеющиеся научные данные о конфигурации и конформации белковых матриксов
свидетельствуют о том, что в глобулярных белках гидрофобные участки молекулы находятся в глубине
молекулы [11–14]. Соединяясь между собой, гидрофобные радикалы образуют кластеры. Это является
проявлением двойственности свойств белковой молекулы: на поверхности молекулы – гидрофильные
группировки, поэтому молекула в целом гидрофильная, а в глубине молекулы – спрятаны гидрофобные
радикалы. Взаимодействие белка с ингредиентами пищевых продуктов часто приводит к сорбции
молекулы этих веществ молекулами белка. В молоке содержится в среднем около 3,2% белков.
Основным белком молока является казеин, содержание которого в молоке составляет от 2,3 до 2,9%.
К факторам стабилизации белка в растворе следует отнести:
наличие гидратной оболочки – слоя молекул воды, определенным образом ориентированных
на поверхности белковой молекулы. Вода гидратной оболочки обладает особым свойством: окружая
молекулы белка, она не дает им сблизиться, соединиться и выпасть в осадок;
наличие свободных заряженных групп. Изоэлектрическая точка (ИЭТ), т.е. кислотность среды, при
которой поверхность не несет электрического заряда, большинства белков находится в слабокислой среде.
Для казеина она составляет 4,6. Это означает, что количество кислотных групп в нем больше количества
основных.
Когда стоит задача осаждения белков из раствора, то необходимо лишить его обоих факторов
стабилизации: и заряда, и гидратной оболочки. Для устранения гидратной оболочки широко применяют
высаливание, т.е. осаждение белков высокими концентрациями нейтральных солей щелочных
и щелочноземельных металлов, поскольку такие соли очень гидрофильны и обладают в высоких
концентрациях водоотнимающими свойствами. По мере добавления к раствору белка они сначала
растворяются в свободной воде, а затем при дальнейшем повышении концентрации соли конкурируют
с белками за обладание водой, которая входит в состав гидратных оболочек [12, 15]. Тем не менее, в сильно
кислой или сильно щелочной средах молекулы белка в осадок не выпадают, поскольку у них остается один
из факторов стабилизации – заряд. Заряд белковой молекулы устраняют, приблизив рН среды к ИЭТ.
Если бы удалось количественно перевести красители в надосадочную жидкость, то такой подход
получил бы обоснование. В противном случае коагуляция белковых матриксов, несущих значительную
часть красителей, – процесс скорее нежелательный, ведущий к неприемлемым потерям при выделении
анализируемых компонентов.
Результаты предварительных испытаний
Воспроизведена методика определения содержания красителей, изложенная в [10]. Установлено,
что на стадии фильтрации пробы молочных продуктов через мембранный фильтр с диаметром пор 0,2 мкм
имеет место значительная потеря красителей. То же наблюдается при центрифугировании анализируемых
проб. Промывка фильтра и осадка после центрифугирования с последующим объединением проб
ситуации не изменила. Использование физических факторов денатурации белков – ультразвукового
воздействия рабочей частотой 40 кГц и нагревания до 60°C – также не дало положительного результата.
При использовании химических факторов воздействия на белки с последующей фильтрацией было
выявлено следующее: применение нейтральных солей (хлорида натрия и кальция) и органических
растворителей (метанола, ацетона) значительно не повлияло на степень извлечения красителей; при
добавлении 10% гидроксида натрия со сдвигом рН до 8,5–9,0 степень извлечения отдельных красителей
Электронная Научная СельскоХозяйственная Библиотека