close

Вход

Забыли?

вход по аккаунту

?

627

код для вставкиСкачать
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ft - 3W90
t-lLJ
its'.
ВСЕСОЮЗНЫЙ НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
ИНСТИТУТ МЯСНОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ
На правах рукописи
Для служебного пользования
Оел^рАл^ 3 ' №
логове
Голованова Прасковья Михайловна
УДК 547.962.9:637.5
РАЗРАБОТКА СПОСОБОВ
И СОЗДАНИЕ ТЕХНОЛОГИИ
РАСТВОРЕНИЯ КОЛЛАГЕНА С ЦЕЛЬЮ
ЕГО РАЦИОНАЛЬНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ
В ПРОМЫШЛЕННОСТИ
Специальность 05.18.04 - Технология мясных,
молочных и рыбных продуктов
Автореферат
диссертации на соискание ученой степени
кандидата технических наук
Москва - 1982
Я
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Работа выполнена во Всесоюзном научно-исследовательском
институте мясной промышленности.
Научный руководитель - кандидат технических наук, старший
научный сотрудник ЕАЫЮЯН 0.0.
Официальные оппоненты - заслуженный деятель науки и техни­
ки РСФСР, доктор технических наук,
профессор МИХАЙЛОВ А.Н.
кандидат технических наук, старший
научный сотрудник ШИШКИНА Н.Н.
Ведущее предприятие - ВПО иСоюэклейжелатинпромп
Защита состоится " п
1982 г. в
час.
на заседании специализированного совета К.102.01.СИ Всесо­
юзного научно-исследовательского института мясной промыш­
ленности.
Адрес: 109029, г.Москва, ул. Талалихина, 26, Всесоюзный
научно-исследовательский институт мясной промышленности.
С диссертацией можно ознакомиться в библиотеке институ­
та.
Автореферат разослан " "
1982 г.
Ученый секретарь
специализированного соь.
кандидат технических на„т,
старший научный сотрудник
г/.
^
Е.Т. С;
ж
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
ОЕСАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА РАБОТЫ
Актуальность проблемы. Планом социального развития СССР на
I93I-IS35 годы и па период до 1Э30 года предусматривается ускорение
научно-технического прогресса, перевод экономики на интенсивный путь
развития, рациональное использование производственного потенциала
страны, всемерная экономия всех видов ресурсов.
В связи с этим важное значение приобретает рациональное использо­
вание кодлагенсодержа^его сырья мясной промышленности, ресурсы кото­
рого составляют Солее 80 тцс.т в год.
Основными продуктами переработки коллагевсодержащего сырья в мяс­
ной промышленности являются желатин, клей и белковая колбасная обо­
лочка "Белкозля". На разных стадиях производства колбасных оболочек
отбраковывается до 10^ коллагенсодержащих отходов. Одно из наиболее
перспективных направлений их использования - перевод в растворимое
состояние с последующим получением искусственных материалов на пре­
дприятиях, вырабатывающих белковую оболочку, что позволит расширить
ассортимент выпускаемой продукции и создать безотходное производст­
во.
Решение этой проблемы связано с разработкой промышленных способов
растворения зрелого коллагена, обеспечивающих получение растворов,
максимально приближающихся по своим свойствам к растворам нативяого
коллагена.
Работами И.С. Шестаковой и Е.В. Иинкина показана возможность рас­
творения коллагена в уксусной кислоте в результате его двухсуточной
щелочяо-солевой обработки 10# раствором едкого натра в насыщенном
растворе сульфата натрия. Однако описанные в литературе условия
обработки не позволяют получать внсококонцентрировааные растворы
пригодные для производства формуемых коллагсновых материалов. Моле­
кулярная масса и вязкость таких растворов значительно выше соответ­
ствующих показателей'нативяого растворимого коллагена-проколлагена.
Ферментативный способ растворения обеспечивает получение более
текучих растворов с молекулярной массой и вязкостью близкой проколлагену, но целенаправленных работ по растворению коллагена этим
способом в СССР не проводилось, а имеющиеся-в литературе сведения
носят в основном патентный характер. Поэтому разработка способов
растворения зрелого коллагена, позволяющих получать высскоконцентрированяые растворы, сохраняющие в основных чертах природную орга­
низацию макромолекул коллагена, является актуальной и представляет
ЦНБ МСХА
Фонд научной литоратуры
W-JIZ3££9O
1
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
но только научный, но и практпчискай интерес.
Цель и зпкачи исследования. Цель дайной работы - исследование,на­
учное обоснование и разработка технологии производства растворов кол­
лагена из коллагепсодержааих отходов штеней проглдлеиноста фермента­
тивным и модифицированным Е С Л О Ч Н О - С О Л О Б Ы М (с изменением параметров
обработки) способа«.и:. Предусматривается решение следующих основных
задач:
- определить оптимальный режим растворения коллагенсодержацого
сирья, основные параметры которого позволяет получать растворы кол­
лагена, максимально близкие по молекулярной массе, вязкости, темпе­
ратуре денатурации а химическому составу к прсколлагену;
- изучить влияние способа к параметров обработки коллагоисодергаеего сырья на физико-химические, структурно-механические к бактерлологические свойства получаемых растворов коллагена;
- разработать методы снижения вязкости растворов коллагена, позво­
лявшие повысить концентрацию Селка с 1,5-2,0,2 до 5,0-6,С*, что спо­
собствует повышению производительности и стабильности формования ис­
кусственных коллагеновых материалов;
- разработать промышленную технологию и нормативно-техническую
документацию на растворы катлагена и определить их технико-экономиче­
скую эффективность при использовании в качество добавки в формуемую
коллагеновую массу при производстве белкозина п основы композиций при
создании защитных покрытий на мясопродуктах и формовании искусствен­
ной оболочки для сосисск.
Научная новизна. В результате проведенной работы получены новыо
научные данные о закономерностях процесса перевода зрелого коллагена
в рьотчоримое состояние. Разработан ферментативный и модифицирован
«олочно-соловой способы растворения коллагена. Получены растворы кол­
лагена с^ественно отличающиеся от такого широко известного производ­
ного коллагена, как желатин. Изучено влияние режимов предварительной
обработки на вязкость, химический состав и молекулярные параметры
растворов коллагена. Процесс ч'Орыептативвого растворения оаисая с помолью системы уравнений, позволивших рассчитать концентрацию фермен­
та, температуру и длительность ферментативной обработки. Получены
сравнительные данные о комплексе физико-химических и структурно-ме­
ханических свойств растворов нативного проколлагена (ПК) и принуди­
тельно растворенного коллагена ферментативного (ФИО и яелочпо-солввего (ПНС) способов растворения.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Показана перспективность использования растворов коллагена для
глозвшс а медицинских целей, в частности, для белкового пленкообразу­
ющего состава "Поккол", пркмсняеиого для создания защитных покрытий
непосредственно на мясопродуктах, и прядильного раствора для форнования сосисочных оболочек, в качестве добавки в разволокнснную массу
пря производстве белхозпна, а также для получения волокон, заменяющих
кетгут, и препаратов медицинского коллагена для диагностических целей.
Новизна выполненной работы подтверждена авторскими свидетельствами
СССР Х& 5II062, 536694, 61374Э и 882038.
Практическая ценность. Определены оптимальные параметры растворония коллагенсодерхасего сырья ферментативным и модифицированным селочно-солевым способами. На основании полученных данпых разработана
технология производства СРК и ПГК. Показана практическая возможность
и эффективность использования отходов коллагенсодерхагего сырья мяс­
ной промышленности для производства растворов коллагепа, применяемых
в качестве добавки в формуемую массу при получении колбаспой оболоч­
ки, и основы белкового пленкообразующего состава "Поккол" и компози­
ции, пригодной для формования сосисочной оболочки. Освоение производ­
ства растворов в цехе коллагена на Лужском заводе "Бзлкозия" позволит
рационально использовать и?гек;ееся сырье и создать безотходную техно­
логию.
Апробация. Материалы диссертационной работы докладывались на XXI
(1975 г.) и ХХШ (1977 г.) Европейских конгрессах работников НИИ мяс­
ной промышленности, па научной конференции молодых специалистов
йЧККМПа (1977 г.), на сессии Ученого совета БНИЖШа (1979 г.), науч­
ной конференции факультета товароведения животного сырья ИВА им.
К.И.Скрябина (1980 г.), на заседании химико-биологической секции Уче­
ного совета ЕНИЙМПа (1978, 1979, 1980 и 1982 гг.).
Публикации. По материалам диссертации опубликовано 8 статей и по­
лучено 4 авторских свидетельства.
Объем работы. Диссертация состой? из введения,. состояния вопроса,
экспериментальной части, заключения и выводов, изложенных на 148
страницах машинописного текста. Работа содержит 23 таблицы 21 рису­
нок и 22 приложения. Список использованной литературы включает 171
наименование работ отечественных и зарубежных авторов.
з
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
CQfiSPZAIDE РАБОТЫ
Во рведрякл дано обоснованно актуальности темы, определены цель
работа и направление исследований.
В РПЗГ.СЛО "Состояяио вопроса" приводен аналитический обзор литера­
турных данпих, посвященных строению коллагена и действии па него фер­
ментов, проблеме перевода зрелого коллагена в растворимое состояние и
путям использования принудительно растворенного коллагена. Дана срав­
нительная оценка способов растворения кодлагепа и свойств принудитель­
но растворенного коллагена, определены основные этапы исследований.
В ркеппрячонтпльчоя част» описаны материалы по постановке экспери­
мента, обьокти.и методы исследования, обобщены и обсувдбиы результаты
исследований, приведены данные производственных испытаний и выводы.
В приломлял приводопы акты производственных проверок и внедрения,
нормативно-техническая документация на растворы коллагена и разрезенао ."О СССР на их использование, расчеты экономической эффективности
применения растворов коллагена, авторские свидетельства.
1
Автор зпзтаот:
- разработанный на основании экспериментальных данных ферментатив­
ный способ растворения зрелого коллагена;
- параметры получения растворов коллагена модифицированным еелочносолевым способом;
- экспериментальные дшпшз влияния способа растворения коллагена
па комплекс физико-химических и структурно-механических свойств полу­
чаемых „астворов;
- целесообразность использования отходов коллагенсодержащего сырья
мясной промышленности для производства растворов коллагепл, пригодных
в качестве исходного биополимера при получении принципиально новых
искусственных материалов пищевого и медицинского назначения.
ПОСТАНОВКА ЭНСПЗКЬЕПТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ КССГЩ.0ВАШ1Я
Объектами исследования в данной работе служили нативный кислоторзстворимнй коллаген (прсколлагеп), полученный нами по методу
В.П. Ореховича, и принудительно растворенный коллаген, полученный
ферментативным и щелочно-солевым,' по методу И.С.Шестаковой и
Е.В. Миякина и модифицированным (с изменением параметров обработки)
способами растворения. В качестве исходного сырья"для выработки рас­
творов коллагена использовали коллагенсодоржадие отходи мясной про-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
иыяленпостн, образуются прн пороработко туя убойных гавотных - ахилЛ О Е Ы сухогплдя крупного рогатого скота (КРС), периферийные участки
скур KFC (лобаян, лапы), а также гольевой спилок, не пригодный для
производства бодкозпна.
Поскольку правильный выбор способа растворения колдагепсодоржадего
сырья должен обеспечить сохранение в растворе основных черт топкой
структуры коллагепп, то при выборе технологических параметров предва­
рительных 4ерментатпвнсй и модифицированной селочно-солевса. обработок
изучали показатели потерь коллагена п ноколлагоновых белков, вязкость,
кат. показатель, позволяли проследить за процессом рас^еплошхя перастворимого коллагена и переходом его в растворимое состояние, бпохтлнческий состав к термостойкость получаемых растворов.
На всех операциях технологического процесса получения СЕК проводи­
ли микробиологические исследования.
На основании проведенных экспериментов и регрессионного анализа
выбирала оптимальные параметры растворения коллагена 4ерментатявнкы
и модифицированным целочно-солевым способами.
Производственную проверку получения растворов коллагена осуезетвляли в цохе коллагена Останкинского млсоперерабатываххого комбината
а разрабатывали технологические инструкции их производства.
Для оценки изменений, проаспедзих в структуре-коллагена в резуль­
тате £ормзнтатишоа и целочно-солевой обработок, проводили сравнитель­
ные исследования физико-химических п структурно-механических свойств
OIK, ПИ-15/3, ПГК-Ю/2 и проколлагена. .
Схема проведения эксперимента представлена на рзо. I.
?'отоли исследования. При изучении биохимического состава сырья
а растворов коллагена содержание обдего и амядного азота, оксипролина, тирозина, гликозамшюглиханов и влаги определяли со общепринятым
методикам; тирози'новый показатель, характеризующий степонь очистки
коллагена от балластных белков, как отношение содержания схеипродпна
к содержанию тирозина. При исследовании ' свойств растворов коллагена
ыолокуллряую кассу и изоточку определяли вискозпметрлческим методом,
температуру денатурации - по кривей изменения вязкости в процессе на­
гревания растворов. Оценку изменения тонкой структуры коллагена в ре­
зультате предварительных обработок осуществляли методами дпйорвициальпого термического анализа, 1К-спектрсскошш и электронной микро­
скопии. Структурно-механические свойства изучали на 'ротационном вис­
козиметре "Реотест-2".
>
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Изучение потерь белков в процессе
обработки, вязкости, термостойко­
сти, биохимического состава, пре­
дельного числа вязкости
Выбор оптимальяых вариантов ФЕК и
ПИС с использованием обобщенного
показателя качества
Сравнительное исследование структура
OIK, ПРК-М/2, ПЕК-15/3 и проколлагепа (биохимический состав, изоточка,
ДТА, ИК-спектроскопия, электронная
микроскопия.' реологические методы)
Практическое использование растворов
коллагена
Рис. I
Схема проведения эксперимента
6
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Обработку экспериментальных канта проводили с использованием ре­
грессионного анализа на ЭЕ7 "Наира-К". Адекватность модели оценивали
по величине квадрата множественного коос&ициента корреляции ft? с про­
веркой его достоверности по Р-критерпа (Тд*- ),а значимость уравнения
•регрессии по Р-крятерпя {Ту ) .
РЕЗУЛЬТАТЫ ]£СЛЩ)ДА1ШЗ
Исследование процесса растворения коллагенсодерг.с:;его
енрья ферментативным способом
Зрелый волокнистый коллаген в нативном состоянии относительно ус­
тойчив к действию большинства протеолиткческих ферментов, расцеплять
его способны только ноллагенази, разругал при отом спирализованныо
пептидные цепи коллагеновых молекул. Выбор фермента и предваритель­
ную ферментативную обработку осуществляли таким образом, чтобы:
- сохранить структуру трехцепочечных спиралей;
- разруллть ковалентиые мехцешшо связи.
На первой стадии работы проводили поиск фермента, пригодного для
предварительной обработки коллаге'нсодержадего сырья при переведе его
в растворимое состояние. Для обработки использовали отечественные
ферменты: пепсин, протосубтялкя ГЗХ-1, пехтаваморин П О Х , сС/-а».'.илазу
и аспергилпепепн при концентрации 1,5-10,0^ от массы коллагена.
7станош:ено, что в результате ферментативной обработки сырья протосубтилинсм, пектаваморияем к Л -амилазой и после дуацем растворении
его в 0,5 и растворе уксусной кислоты можно получить растворы с кон­
центрацией белка не вшяе 0,8?». Тогда как ферментативная обработка
пепсином и аспергплпепсином в зависимости от концентрации фермента IT
длительности обработки позволяет получить С Ш ' с концентрацией белка
0,75-2,02 и ЕЫХОДСМ 50-S3£.
Определение вязкости растворов показало, что вязкость СРК, полу­
ченных под воздействием пепсина и аспергплпепепна, в 2,0-3,5 раза
ниже вязкости СРК, полученных под воздействием протосубтиляна, пектаваморина и си-амилазы, что обусловлено неполным растворением кол­
лагена в результате частичного расщепления ыеамолекуляряшс связей
после обработка этими ферментами.
Таким образом, в результате поиска фермента для перевода коллагеисодержацего сырья в растворимое состояние установлено, что фермен­
та группа субтдлизина и нейтральные протеазы плесневых грибов не при­
годны для этих целей. Наиболее приемлемыми ферментами, обеспечивающи-
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
мл растворение коллагена, являются аспергилсопсид и пепсин.
В связи с тем, что пет промысленного выпуска аспергилпепслна в
псследуюеих экспериментах использовали пепсин.
Основными технологическими параметрами при растворении коллагена
являются концентрация фермента, температура и длительность обработ­
ки. При этом изменения в структуре коллагена происходят непосредст- .
веппо в прсиоссо ферментативной обработки. Превде всего ото относит­
ся к растворений зрелого коллагена, которое зависит от интенсивности
ферментативной обработки и указывает на глубину изменении структуры
в результате обработки.
Исследование влияния концентрация пепсина п длительности обработ­
ки на изменение вязкости.коллагоновоа массы в процессе 'растворения ...
гольевого спилка (рис, 2) показало, что практически полное растворе­
ние коллагена происходит на 5-6 сутки при концентрации фермента
1,0-1,52 от массы белка, и вязкость стабилизируется к 12-14 суткам.
Изучение величины и характера потерь белков в процессе фермента­
тивной обработки (табл. I) позволило установить, что удаление боль­
ней частя псколлагеновых белков при пятисуточной обработке и стаби­
лизация потерь к 14 сут., происходящие вследствие отяэпленил телопептадов, связи в которых образованы сдапокислотами с ароматическими бо­
ковыми цепямя, согласуются с данными по снижению вязкости в процессе
обработки (рис. 2) и свадотельствуат о практически поляка расщеплении
мохмолекулярных связей в структуре зрелого коллагена.
Таблица
I
Влияние температуры и длительности ферментативной обработки
на потери белков (концентрация пепсина 1,5* от массы белка)
Температура{Длитель- {Потерн белков{Потери коллаге-jПотери неколлагеобряботки, {ность об-!от общего co-jua от обдего -{новых белков от
{работки, {дергания бел-;содержания Еол-{общего содержания
| сут. J ка, %
[Дагена, %
j белка, %
27,0
27,0
28,5
29,2
27,0
27,0
2
5
5
5
14
31
8,53
15,81
18,77
24,60
21,68
29,53
4,22
10,18
13,20
16,82
13,71
21,51
4,31
5,63
6,57
7,78
7,97
8,02
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Длительность обработки» сут.
Рис.2 Нрввые изменения гязкостх 1,7Х колдагвиовой пасен, полученной из гольевого
спилка КРС, в зависимости от длительностиферментативной обработка ( скорость дефор­
мации 3 о" 1 ; рН - 1,6; температура Zt°C)
1 - пепсин 0,5* к массе белка,
2 - пепсин 1,0% к массе белка,
3 - пепсин 1,5% к массе белка.
5
.10
15
20
25
30
Дивельиость обработки, сут.
Рис. 3 Кривые изменения вязкости кодлагеновол кассы,
получеяива из р а з л и т а видов кодлагеясодерхащего сырья, в зависимости от длительности
ферментативной обработка ( скорость деформа­
ции 3 с"*; рН - 1 , 6 ; температура 27°С: концентрапия пепсина 1,5* к массе белка}
1 - дерма теленка, 3 - гольевой спилок свиной ихуры»
2 - дерна КРС,
4 - гольевой спилок KPU,
5 - сухожилия КРС.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Установлено, что возрастание потерь коллагена в особенности с уве­
личением температуры связано с образованием иизкомолекулпр.пых фрак­
ций растворов коллагена в процессе ферментативной обработка.
Показано, что параметры ферментативной обработки влияют пе только
па процесс растворения, но и на основные физико-химические показате­
ли получаемых растворов (табл. 2 ) . Изменяя условия обработки можно
получать СЕ\ с вязкостью IjS-ного раствора.0,7-12,0 Па-с, температурой
сваривания 40-49°С и предельным числом вязкости 7-20 дд/г.
С целью оптимизации параметров ферментативной обработки (Xj, Xg,
Х3) па первом этапе применяли екмплекс-плшшроваяие и реализовываля
схему экспериментального поиска таких значений факторов, при которых
наиболее важный показатель качества был бы близок к желаемому уровню.
На вторам этапе - использов&га план Хартли для серии из II огытов,
3-х факторов с 5-ю уровнями варьирования. По экспериментальным дан­
ным единичных показателей качества рассчитивалп значение обобщенного
показателя качества Ш о б < ) по формуле
п
об.
гдо £•
- коэффициент весомости \ -показателя качества, определен­
ный окспертпо;
у?
- желаемый уровень показателя для продоллагепа.
Зависимость П0(^ от параметров ферментативной обработки находили
в виде уравнения регрессии, пмевдего Ба ц
Еоб. = 25,01С-6,23Хг-1,71Х2-0.35Хз+9,6Х£+0,031Эх|-0,029х| ,
где 7j - концентрация фермента;
Xj> - температура обработки;
Хо - длительность обработки.
Репая систему уравнений
ЗХ= 0, определяли оптимальные значеняя Xj, X2, Х 3 . обеспечпвавд:о
mZrv-U^ Для приведенного уравяекия /2.*= 0.B8I; ^ t s 4 , 9 4 ; ^ = 7 , < Й 4 .
Анализ уравнения регресс»: и экспериментальная проверка результа­
тов регрессионного анализа позволили установить, что оптимальными
параметрами ферментативной обработки являются концентрация пепсина
D , 3 ^ (или.I,«S» от массы белка), температура - 25,8°С и длительность
- G суток.
ю
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
2
Вшшле параметров ферментативной обработке ва основные фззшю-хгыичесаде
показателя СЖ'
>
Коядент-}Темзе- Длл- Л о д е р - Л о д е р - *Содер- Л о д е р - {Предель- {Температура{Вязкость щ>я скород
jBoe чгсле({сваривания ;сти де$ошац?л I c - i
рация |ратура,тель- кание . жашш {жаяло
?«рмен- ;обра- }носгь|охса- }облего {ЕМЯДНО- jrexco3 •вязкости. •модельных ;к 20°С, Па.с;копц.
то, % «боткя,}обра-;пролюва;азота !ГО
{плгяон,
}
I.QJS
|^"/Г
! .
от uaccuj "С • ботхя,
{
\
°0
\
i
i
jазота
белка j
jcyx. j
j
i
t
«
i
!
0,70
0,29
19,5
0,5
27,0
5
12,57 •16,49
47,5
10,24 ±0,533
0.69'
0,29
46,5
6,16 ± 0,322
18,0
27,0 14
12,43 16,27
0,5
0,28
16,8
43,5
3,23 ± 0,168
27,0 31
12,78 16,21
0,70
0,5
0,68
0,29.
18,3
43,0
5,92*0,303
27,0
5
12,62 16,45
1,0
0,69
0,29
17,0
27,0 14
13,00 16,23
45,0
3,35+0,175
i;o
0,69
0,29
16,0.
49,5
.2,93 ±0,152
27,0 31 . 12,96 15,93
1,0
0,69 :• 0,29
18,0
27,0
2
12,68 16,57
46,5
12,37 ±0,644
1.5
0,29. 16,2
45,5
4,12.± 0,229
27,0 \ 5
13,10 16,55
0,70
1.5
.
15,80
0,67
0,23
16,0
44,0
2,58 ± 0,133
12,83
1 , 5 : : -23,5' •' 5
29,2
5
"
12,67
0,67
0,29
40,0
0,76 * 0,042
15,93
7,6
1.5
27,0
14
12,13
15,61
0,67
0,29
17,0
44,0
.
2,85 ± 0,148
1.5
0,68
0,28
16,0
49,0
2,55 ±0,132
27,0
31
12,34
16,15
1.5'
0,70
0,50
65,0
- . .
12,61 16,17
Сырье
(образсд
*
гольевого
сшшеа КГС)
..
4
х
> Содергшо оксгпрешша, обгзго к ачгдного азота Е гексоз в % к абсолютно сухсму веществу.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Полученный при токах параметрах оптпдалышй вариант 0IK использо­
вала в дальнейших экспериментах.
Исследования показав, что в результате ферментативной обработки
гольевой спилок КГС можно полностью перевести в растворимое состоя­
ние. В связи с этим било нообходило проследить за процессом раство­
рения и других видов коллагенсодержа:цего сырья, ш к о д а важное значе­
ние при провопленном производстве пленко- z волокнообразупцах раство­
ров, С зтой целью использовали сухожилия КГС, гольевой спилок овиной
пкури, ппальт-кодлагсц пкур теленка и КГС. Кривые, представленные на
рис. 3, свидетельствуют о возможности перевода в растворимое состоя­
ние всех изученных видов коллагенсодоржа^его сырья.установлено, что
дерма теленка после суточного гидролиза па 955* переходит в раствори­
мое состояние; дерма п гольевой спилок КГС после 2-суточяого гидроли­
за растворяются на 65>2, а сухожилия КГС и гольевой спилок свиной шсуры - на 51$, после 5-6-суточной обработки дермы л гольевого спилка
и 7-8-суточнои обработки сухожилий также происходит полное растворе­
ние коллагена.
Tax как использование О Ш для пищевых и медицинских целой невоз­
можно без знания его бактериологической характеристики, которая яв­
ляется важным показателем безвредности вещества для жавого организма,
была проведены микробиологические исследования, показавшие, что обна­
руженная в единичном количестве макрофлора $u£tiU£не является
противопоказанием для применения С К .
Исследование процесса растворения коллагепсодержа^его сырья
седочпо-солавым способом
В связи с тем, что параметры существующего дздочно-солзвого спосо­
ба растворения зрелого-коллагена не обеспечивает получения текучих
концентрированных (3-5J2) растворов, пригодных в качестве основы фор­
муемых коллагеновых материалов, было необходимо внести изменения в
технологические параметры селочно-солевой обработки, т.е. модифициро­
вать способ подготовки сырья к растворению.
Анализ работ, выполненных под об^им руководством проф. И.С. Еестаковой,п результаты собственных предварительных ахссеримеатов со влия­
нию концентрации щелочи (5-ЭД2) и длительности (1-10 суток) сдалочносолевой обработке сырья на-его растворимость, позволили выбрать для
подробного изучения следувгае параметры обработки: концентрация едко­
го натра - IЕЙ. концентрация сульфата'натрия -.145», длительность
1,5-7,0 суток, растворение полуфабриката в смеси органических кислот.
12
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Эксперименты проводил на гольевом спилке КГС.
Для удобства обозначения вариантов обработок приняли в числи­
теле - концентрация щелочи в процентах, в знаменателе - продолжи­
тельность обработки в сутках.
Исследования показали, что предварительная селочно-солевая обра­
ботка сырья способствует разрыхлению иолекуляряой структуры коллаге­
на, следствием которого является набухание сырья и переход продуктов
распада белков в селочяо-солевоя раствор.
Таблица
3
Потери белков в процессе селочно-соловой обработки
Варианты [Потери белков от Потери 1чоллагеяа от{Потери jчеколлагеноселочпо- ,'обаего содержания {обгого <зодоржаняя {пых белков от оо:цбгс
солевой ;белка. %
{коллагена. >
{соло отнял белка. %
овравояш- 1 в в в 6 ч а о -!неатралп-!селочно -{нейтрали­ !селочао-!неЕтралп•соловая !зация
{солевая •зация
! соловая зация
1
!
.
! .
!
!
1
i
i
!
I
i
1,07
1,19
0,29
0,16
0,90
10/2,0
1,36
15Д.5
2,45
1,87
0,63
0,62
1,82
1,25
15/2,0
3,68
2,62
0,68
2,57
1,94
1.П
15/2,5
4,79
2,67
1,39
0,81
3,40
1,86
5,67
2,91
1,90
0,94
3,77
1,97
15/3,0
15/3,5
8Д2
3,18
2,44
1,03
5,68
2,15
15/4,0
8,75
3,60
3,30
1,22
5,45
2,33
15/5,0
9,47
4,03
3,78
1,46
5,69
.2,62
15/7,0
12,85
4,54
6,34
1,61
6,52
2,93
Из табл. 3 видно, что повыгоняв концентрации щелочи с 10^ до 15?
усиливает ее гидролитическое действие. При этом потери коллагена в
первые 3 сут. относительно невелики и не превышаат 3%. Однако даль-»
яейзае. увеличение длительности селочяо-солевой обработки приводит к
резкому росту как суммарных потерь белков, так и потерь коллагена.
Установлено, что степень разрыхления-структура коллагена в резуль­
тате целочно-солзвого воздействия влияет на процесс пабухания и п о |
следупщего растворения обработанного сырья в 0,5 ti растворе ухсусной
кислоты. Так, длительность растворения снизалась с 6 суток в вариан­
те 1 5 Д . 5 до I суток в варяаятв 15/7, в то время как в вариаяте lOJfZ
она составляла 10 суток.
Изучение физико-химических свойств растворов коллагена (табл. 4!
'3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
4
Влияние кадочно-солевсй обработки на основано ^гзияо-зштескво показатели ПШ
Варианты 'Содержа- {Содержа- {^одерхадэр-гПредоль-|Те1аература;Вязкость, Па-с при скорости
щелочао-|Ш1а окси-,ние об1е-;вие ашщ-,Ш1ив }ное чис-iсваривания }до£орма:ии I с-*- и 2СР0
сслевоя ?прсшша ;го азота ного азо-}гексоз{ло вяз- ;моделшя 5 КГЧ "» н » Г т гая 1 ЯГЯ-РВТМПЯЯ
обрайот- • .
та
кости, пленке, °С {ксз^еятрация! ксяиентрацгя
•
10/2,0
15/2,0
15/3,0
15/3.5
15/7,0
Сырье
х
12,51
12,35"
12,03 .
12,24
12,01
12,61
.15,40
.
14,89'
15,08
14,80 '
15,49
16,17
0,12
0,12
0,07
0,07
0,06
0,70
«
-
•
•
0,18
0,17
. 0,15
0,14
0,12
0,50
•
-
*
19,0
17,9
13,0
10,2
9,8
'
i 42,0
41,5
40,0 • "
40,5
40,0
65,0
(образец
гольевого
спилка '
КГС)
. . .
•
i
,
9,4*0,55 '
7,5i0,44
4,7*0,27
6,0*0,29
2,4*0,14
268.5iI5.60
I66,0±9,75
142,3*8,33
I33,5±7,94
67,5±0,39
'Содержаяле сшшролина, общего и ашдного азота и гексоз приводится в % к абсолютно сухому
веществу.
' • ••.
~
• •
' • "
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
показало, что увеличение концентрация цедочи в целсчно-соловсм рас­
творе до 1Е$ и. варьирование длительности обработки от 1,5 до 7 суток
па изменяет, существенным образом их биохимический состав п температу­
ру сваривания, но приводит к снижению вязкости 3%-пш. ПРК в 2-4 раза
по сравнению с вариантом 10/2, что очень важно при получении концент­
рированных растворов и дальпейгем их применении.
Для подтверждения достоверности влияния параметров с,елочно-солевой
обработки на качественные показатели, получаемых П И , которое пииболее
близки к проколдагепу; использовали (как и при виборо оптимальных па­
раметров ферментативной обработки) обобщенный показатель качества'
(П о б ) . Расчет показал, что наименызее значепсо П о 3 > имеют ПРК, полу­
ченные при концентрации целочи I^J и длительности обработки 3 суток.
Это свидетельствует о том, что свойства ПРК-15/3 имеют наименьшее от­
клонение от желаемых величин, т.о. отот вариант по своим показателям
наиболее близок к проколлагену.
Полученный оптимальный вариант ПРК использовали в дальнейшей ра­
боте.
Сравнительные исследования физико-химических
и структурно-механических свойств растворов коллагена.
полученных ферментативным и селочно-соловым способами, и проколлагона
Сопоставление свойств растворов нативного и принудительно раство­
ренного коллагена позволяет решить вопрос о степени изменения молеку­
лярной структуры коллагена в процессе предварительных ферментативной
и модифицированной целочно-солевой обработок и возможности использо­
вания растворов коллагена в качестве лленко- и волокнообразущой ос­
новы композиции при создании.искусственных коллагецоьих материалов.
Данные биохимического состава и молекулярных параметров, приведен­
ные в табл. 5, показывают, что изменения в бясхимпческом составе ПК,
4РК и ПРК в основном связаны с различным содержанием тирозина, амядного азота и. гликозамлноглнканов.
Установлено, что в результате ферментативной обработки не происхо­
дят существенные изменения этих показателей, в то время как цслочносолевая обработка,приводит к практически ватному разрушению г л ш о з амина и дезамидированию боковых цепей коллагена, при отом, чем интен­
сивнее целочно-солевая обработка, тем сильнее дезамидяровакие.
Снижение содержания тирозина более чем в 2,5 раза связано с удале­
нием балластных белков и повышением степени очистки коллагена, кото­
рую оценивали по тйрозяновому показателю. Расчеты показали, что T H ­
IS
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Таблица
Биохимический состав и молекулярные параметры прохоллагепа я раствэров
коллагена фермонтатявяого и щелочно-солевого способов раствореняя*'
I
Т
|
I
"
5
Г
Вариант
Обдай {Анвдный Гехсо- {Глско- Охси
•Тирозая;
Тярозя-\4zcio
Предельное
Молекулярная
очгчп
;ott
«воина
*rmnw
новый
вяз- Jкасса
азот *вчп«
jазот
замяв |пролгн
|
|показа-}кости,
i
!
!
рель • |дл/г
_L
J
_1
ш .
*ис,
12,27
16,55
15,40
15,03
•16,17
ШК-Ю/2
Ш-15/3
Снрьв
х
0,69 " 0,35
0,70\ . 0,29
0,12
0,18
0,07
0,15
0,70
0,50
0,27
0,25
0,03
0,03
0,47
12,14
13,10'
12,51
12,24
12,61
0,35
0,39
0,37
0,25.
0,80
34,8 16,2±1,49. 4O30OQi37600
33,6-. ,15,ОД,33 4СГООО±37000
33,8. I9,P±I,66 457000±42000
49,0 • 13, ОД.19 355000*32800
15,8'
~
™
'Содержаяяе..ос'щего и йодного азота, гексоз, .глвкозааляа, оксгпролияа я тярозгпа даяо в %
от абсолютно сухого вещества. •
•.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
розпновне показатели ПК, О Ш я ПРК-Ю/2 практически совпадает, а у
ПГК-15/3 ои даже несколько вы=о,.что объясняется более интенсивной
мелочно-солевой обработкой, в результате которой удаллотся бользое
количество примесей.
Сравиенко молекулярных параметров уксуснокислых СГК и ГОК показа­
ло, что сна сопадазт с данными для ПК, что евздетельствует о тем, что
молекулярные частицы коллагена в ФРК и ПРК кмеат асимметричную стержнеподобную конфорыацкю, идентичную коц|ораации ПК.
Степень влияния предварительной обработки да структуру поллзгена
характеризуют также пзоолектрлческая точка (1ЭТ) и термостабильность.
Установлено, что ПЭТ для НТК находится при рН 4,8; CFK -6,5, а ПК -7,5. Снесение ПЭТ Ш К в кислую область связано с дез&'.'.идпровангем бо­
ковых цепей коллагена,вследствие которого увеличивается количество
карбоксильных групп.
Определение температуры денатурации показало, что для ПРК-15/3 она
составляет 33, ПРК-Ю/2 - 35, OFK - 33 и ПК - 39°С. Близость темпера­
туры денатурации СГК а ПК является прямым подтверждением того, что
под действием формента не происходит значительного разрушения связей,
участвующих в стабилизации спяральиой структуры коллагена, в то вре­
мя, как седочно-соловая обработка, в особенности с ростом ее интенсив­
ности, более резко снижает термостабильность ППС.
О различиях в структурах, полученных из продуктов денатурации нативного п принудительно растБореняого коллагена и геля желатина, сви­
детельствует исследование процесса структурообразоваяия, псказакпос,
что* вязкость ренатурированных растворов в 2,5-10,0 раз Bice вязкости
геля желатина, что обьясняется образованием колдагеноподобвой структу­
ры пз растворов коллагена и проколлагеаа, отличающейся от структуры
геля желатина болыей упорядоченностью и прочности) ренатурпроваяных
коллагеноподобных частиц.
Сохранение в основных чертах молекулярной структуры коллагена в
растворах окспериментальпо подтверждено также методами ди44ореннкального термического анализа п ИК-спектрсскопии. Установлено, что сниже­
ние температуры максимума теплопогло^ения с 53(ПК) до 52 (4FK), 4S
(ПРК-10/2) д 42°С (ПРК-15/3) и сокращение интервала сваривания с 12
(ФРК) до 9 (ПРК-Ю/2) и 5°С (ПРК-15/3) в процессе нагроваиия лио^яльно .вксупгеняых препаратов коллагена, и смешение полос поглощения
/VH-групд модельных пленок с 3340 (для CFK) в высокочастотную область
до 3400-3500 см - 1 (для ПРК) свидетельствуют о более значительных из­
менениях молекулярной структуры ПРК по сраваешш с ОРК.
17
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Электрошючш?роскопяческимл исследованиями искусственных надмоле­
кулярных структур, осавднных из растворов нативиого л принудительно
растворенного коллагепа, показана способность ПРК я СРК к образованию.
структур, в частяостя, фибрилл нативиого типа с четко выраженной попе­
речной исчорченностью с периодом 64-70 нм (рис. 4), что является д о ­
полнительным подтверз^ением сохранения основных.характеристик-молекулярной структуры коллагена в процессо модгфяцарупцях обработок. Одна­
ко в целом, структуру, образованные яз ПРК, характеризуются меньзей
упорядоченностью, чем структуры из ПК и OFK.
Такса образам, в результате комплексного изучения основных физикохимических свойств растворов натавного а принудительного растворенно­
го коллагена установлено, что ферментативная обработка вызывает
менкгяе изменения молекулярной.структуры коллагена по сравнению со
келочио-солавой и структурная организация СРК более близка структу­
ре ПК.
.
Структурпо;-ыеханаческпе свойства являются одними из основных, оп­
ределяющих поведение растворов при создания технологии получения и с - .
кусственних колдагеновых материалов. Результаты проведенных памп експернменталышх. исследований позволила найти зависимость эффективных
вязкостей ПК, СРК д. ПРК различной концентрация от скорости деформа­
ции. Из рлс. 5 видно, что зависимости ыеаду эффективными вязкосгямя
и скоростями деформации в логарифмических скалах представляют собой
параллельный прямые, т . о . темп разрушения структуры, характерязуюсай
угол наклона линии аффективной'вязкости в логарифмических скалах
(Рогов И.А., Горбатов А.В., 1974 г . ) j 'являотся величиной постоянной
для каждого типа растворов коллагена. Для ПК 6п равен 0,555; СРК 0,715 и ПРК - 0,795. Это дало возможность сравнивать оф^ектявную вяз­
кость исследуемых растворов при одинаковой скорости деформация. Па
рис. 6 показано изменение аффективной вязкости ПК, СРК, ПРК-Ю/2 и
ПРК-15/3 в зависимости от концентрации белка. Анализ графических з а влекмостей свидетельствует о TOUJ .что с ростом кощептрацаи происхо­
дят резкое увеличение вязкости, которое связано с образованием более
прочного" структурного каркаса за счет усиливающегося меаколекуляряого
взаимодействия меаду агрегатамя макромолекул, я при концентрациях для
СРК вазе 5,Ц£ и ПЙГвышз 3,5^'растворы представляет собой упругопластичные системы.-Установлено, что зависимости концентраций СРК и
ПРК-15/3 занимают промежуточное положение между ПК п ПРК-Ю/2. "Пра
этом эффективная вязкость ЗХФРК и ПРК-15/3 в 2 раза нижа 'вязкости
ПРК-Т0/2 тоа.ге концентрации.
'
18
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
"~ч &*>
"иГ*
*<o4
>4
&
100 пи.
4V>
ч v,
.133 нм, fK^'V*^ ,
Ibkk&JL»*.*». .1UC^*>»
Vl
Ч л* «*
Рис. 4
Фибриллы нативного типа, выделенные из растворов коллагена
А - из ФНС; Б - из ПГК-10/2; В - из ПРК-15/3
19
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Скорость деформация, с
Pan. 5 Зависимость ммду вазкостьи Ш, ПРК
в «Рл к скорости) деформации в
логарифмических скалах.
I - Р 2,0*
2 - 4FK 2,0*
3 - ПЖ 1,5*
% ' Ж." 2.W
5 - «Н£ 1 5 *
6 - Ш 15*
7-Ш1.0*
8 - Ш 10*
9 - « К 10*
3
4
5
Концентрация, *
Рас. б Кравыв юмеаеяия вязкости ПгК-10/2 ( I ) ,
ШК-15/3 (2), «НС (3) г Ш (4.)в
зависимости от концентрации.
Скорость деформации I с" 1 , «ипература 20°С,
рН - 3,3
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
С целью сппжепия вязкости растворов коллагепа изучено влияние на
них рП среды, температурзцх и механических воздействия. Показано,что
с переходом растворов из кислой области (рН 3,1-3,5) в целочпую
(рП 8,5-8,9) вязкость растворов снижается в 1,2-1,3 раза.
Установлено, что механическое воздействие вызывает значительное
разрушение только слабо структурированных слетал с колцентрсцлоЯ бел­
ка до 1,0£. Такое яе воздействие на раствори с кспцентрацпзй белка
вкпо 1,5£ по сказывает существенного В Л И Я Н И Я на вязкость отих систем,
что связано с резким увеличением ыежструктурлого взажздействия и
упругими и эластичными свойствами, приобретаемыми системой колла­
ген-растворитель. Нагреванием кислых CFK и П К до 32°С, но вызывая
при отом денатурации коллагена, модно добиться снижения вязкости ллпгь
на 10-152 .
Одним из паиболее приемлемых для болео концентрированных (до 5,5^)
растворов коллагена способов снижения вязкости является уменьшение
мелмолекулярного взаимодействия путем экранирования активных групп
коллагеновых'макромолекул ионами нейтральных солей. Было установлено,
что для каждой концентрации растворов имеется "порог чувствительнос­
ти" к хлористому натрию, который добавляли от 5 до 75% от массы бел­
ка. Чем Bine концентрация растворов коллагена, тем меньпео количество
соли от массы белка мохно в них вводить и тем нидл возможности регу­
лирования вязкости.
Анализ полученных данных показал, что введение оптимальных доба­
вок хлористого натрия позволяет значительно снизить вязкость исход­
ных растворов, так добавление 40!? хлористого натрия к массе Солка
снижает вязкость 3% ПИ-15/3 в 3 раза и 4# ФРК в 2 раза.
Другим эффективным способом снихенля меямолскулярного взаимодейст­
вия явилось введение пластификаторов - веаеств, уменьгаээепх э££ е " т
взаимодействия мехду полипептндными цепями коллагена.
Для коллагена характерно сильно выраженное межмолекулярноо взаи­
модействие групп -СО-УН-, которое могут преодолеть только вещества,
способные к комплексообразованию с полярными группами структуры кол­
лагена. Для этой цели использовали молочную кислоту. Исследовали
влияние двух концентраций молочной кислоты: 0,03 м с величиной
рН 2,85 и 0,5 м о величиной рН 2,30, а тахяе смеси 0,5 и молочной и
0,5 м уксусной кислот в соотношении 1:1, 1:3, 1:9. Зарьируя природу
растворителя изменяли межмолекулярное взаимодействие и изучали ого
влияние на реологические характеристики растворов коллагена.
21
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Получешше даяние свидетельствовали о возможности снижения вязко­
сти 2,0-4,5^ «К,. 2,0? Пга-Ю/2 и 3£ ПИС-15/3 в 1,5-2,5 раза без суцествешюго изменения термостойкости ыодедышх плеяск. По органолептичоской одонко накбодое благоприятными явились пленки, отлитыо из
растворов коллагена в смеси 0,5 и кислот полочной и уксусной в соот­
ношении 1:3. Дальнейкее увеличение количества вводимой молочяоЯ кис­
лоты хотя и снижало вязкость растворов коллагена, но приводило к лип­
кости плепск. Последняя обусловлена тем, что введено значительно больпее количество пластификатора, которое кожег быть присоединено силами
меямолекулярпого взаимодействия, и он находится в несвязанном состоя­
ния в кешолекулярно» пространстве.
Сочетание описанных внге.двух способов снижения вязкости, пред­
ставленное в табл. 6, позволяет более чем в 2 раза снизить этот пока­
затель для концентрированных растворов коллагена.
Таблица
Совместное влияние растворителя и хлористого натрия
на вязкость концентрированных CJK и ПРК-15/3
Состав растворителя !
g g *1 ° & и ^ о А ^ ^ Р
',
ЗЖ
,
0 0
4.O2 0FK
™
6
^ ° ^ ~
5,52 «Ш
пга-15/з
О,5 м уксусная кислота
16?,0±Э,72 197,0+11,50 454,0+26,43
Смесь 0,5 и кислот молочной "
(Ы) и уксусной (У)
. ,
1:3 + 8£/ГаС1
••
•
228,0+13.28
С«есь Ы:7 = 1:3 + 402 JfaCI.
79,2+4,62 . 60,0±3,50
Это обстоятельство предопределяет важнейшие свойства растворов кол­
лагена и расширяет практические возможности их использования в качест­
ве основы пленко- и волскяообразувдих композиций для создания защитных
покрытий на мясопродуктах и формования искусственных яоллагеновых во­
локон, сосисочных и колбасных оболочек.
. Некоторые пути практического использования
растворов коллагена;
В разделе описан технологический процесс получения опытных партий
Ф Ш и ШК-15/3 в производственных условиях цеха коллагена Останкянокого мясоперерабатывающего комбината.
22
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Сравнение физико-химических показателей растворов, получеяных как
в лабораторных, так и в промышленных условиях, показало, что oiui не­
значительно отличаются друг от друга. Таким образом, вырэботка ФРК и
ПРК-15/3 в производственных условиях подтвердила воспроизводимость
качественных показателей растворов коллагена.
Растворы коллагена, сохраняющие молекулярную организацию, являют­
ся новым видом продукции и существенно отличавтея от таких дснитурированных производных коллагена, как желатин и клей. Преимущества
использования растворов для создания искусственных коллагеношлс ма­
териалов наряду о высокими пленкообразующими к поло:-шоог1>эз;.тет:.и1
свойствами заключаются в их биологической безвредности, легкой усво­
яемости организмом, пониженной антигенности.
На основе 1,5-2,05? ФРК получен белковый пленкообразууадй состав
( Ш С ) "Поккол", предназначенный для нанесения защитных покрытий на
мясопродукты с целью снижения потерь массы и сохранения исходных
цвета, аромата и вкуса в процессе хранения (Лаптева Л.И., 1979 г . ) .
В связи с тем, что вязкость Z% CHC и П1К-15/3 практически одинако­
ва, были проведены опыты по получению HIC-2 на основе ПРК-15/3. Уста­
новлено, что покрытие из Ш С - 2 также как и из Ш С способствует сниже­
нию потерь массы и сохранению исходных органолептических показателей
в процессе хранения.
УспеЕное использование ПРК-15/3 в качестве основы "Яоккола" дало
возможность применить его в качестве вслокнообра^ующего биополимера
при формовании искусственных оболочек для сосисок. Эксперименты по­
казали, что при использовании композиций на осноЕе 2,5-З.Ц? ПРК-15/3
получается оболочка с удовлетворительными физико-химическими показа­
телями (Кирсанова И.В., 1981 г . ) .
Перспективность коллагеновых материалов обусловливает их примене­
ние не только для пищевых., но и для медицинских целей.
В связи с этим проведены исследования по возмохности использова­
ния растворов коллагена для получения искусственных волокон, заменя­
вших кетгут (совместно с Ленфилиалом ЕВДШа), и в качестве диагнос­
тического средства при нарушениях гемостаза (совместно со 2 ?.*СЛГ1«;1
им. ИЛ!. Пирогова).
Сравнение волокнообразующей способности 4,G-5,G# растворов пока­
зало, что формование 0FK отличалось от формования ПРК болызей устой­
чивостью и скоростью (на I5-2C50, что повышает производительность
оборудования. Максимальная фильерная вытяхка для 4ГК составляла
200-25Q2, тогда ках для ПРК ее значение не превышало 10С-120£.
23
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
В результате проведенных оксперкмедтоп установлено, что наклучзей
волсхнообрззуювей способность!) обладал 5, S? вРК с использованием в
качестве растворителя смеси 0,5 м кислот молочной и уксусной в соотногения 1:3.
Оценка агрегационной способности СРК я П Н показала, что ПРК не
пригодна в качестве диагностического средства, т.к. вследствие селочно-солевой обработка.происходит удаление большей чести гликозацяногликаяов и дезамядировавие боковых цепей коллагена.
Установлено, что важная роль в стимулирования агрегация тромбоци­
тов принадлежа? сохранении спиральпой структуры коллагена. После те­
пловой денатурации (нагревапяо пра 40°С в течение 30 мин.) СГК не
влиял на агрегирующую активность. '
.
Исследованиями ФРК с рЯ 4,0-6,0 я концентрацией белка 0,0125-0,052
показано, что ваилучаей агрегирующей активностью обладает СРК при
рН 4,9 и концентрация белка 0,0125$!. •
Получение растворов из всех видов келлагеясодоржа^его сырья, в
тем числе п из отходов завода."Белкозип", позволяет не только созда­
вать искусственные коллагеновые материала, но я рационально исполь­
зовать имеющиеся па предприятии сырьевые ресурсы.
Введепие Ецсококоясептрироваяных ПРЯ-15/3 в количестве 3-122 к
сухому остатку разволокнеппой массы обеспечивало получение удовлетво­
рительно формуемых колбасных оболочек. Опытные партии оболочек волностьп отвечали требованиям действующего стандарта и прогли успешное
испытание в колбасном производстве.
Расчет показал, что годовая экономическая эффективность применения
ПРК в качестве добавки в колдагеновую массу при формовании колбасной
оболочка только по Думскому заводу "Белкозип" составляет 135,8 тыс.
рублеЛ.
;.
Научные данные, получоиные па основания результатов проведенных
лабораторных исследований и производственных проверок, использованы
при составления нормативно-технической документации да производство
растворов коллагена ферментативного и модифицированного целочно-солевого способов растворения. На применение ФРЯ я ПРЯ получено разреше­
ние Минздрава СССР.
. .
Техническое резеяие проблемы прокыжлепяоа выработки растворов коллагеаа способствует созданию безотходной техпологиа производства и
рациональному использованию отходов и малоценного коллагепсодержадего сырья мясной премаилеяяоета для получения ряда принципиально вовых
материалов пищевого и медицинского яазваченая. Пра стен использование
2*.
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Зерлзптативпого или селочпо-соловсто способа производства биополимера
ксллагепа опроделлатся областью назначения получаемого коллагенопого
материала.
На "Способ производства коллагеновых растворов", "Способ полученся
кодлагепового волокна", "Композицию Д Л Я покрытия мясных продуктов" я
"Состав для образования оболочки для мясных изделий" получали авторс­
кие свидетельства СССР.
ВЫВОДЫ
I. Разработал научно обоснованный ферментативный способ и модифи­
цирован сслочно-солевсЯ способ растворения малоценпого коллагенсодерал^ого енрья, обеспечивающие получение текучих концентрированных (до
5£) растворов, пригодных в качество основы для производства формуемых
коллагеновых материалов пищевого и медицинского назначения.
2.,Изучено действие отечественных ферментных препаратов протосубтялина, пепсина, пектаваморипа, <Л/-амклаэы и аспергилпопсина на рас­
творение зрелого коллагена и физико-химические свойства получаемых
растворов. Установлено, что только в результате действия пепсина и
аспергялпепсина происходит практически полное растворение коллагена.
.3. исследовало влияние концентрации щелоча и длительности при селочяо-солевой обработке (JVaOH/jfa2
$0^) на растворимость коллагенсодерзшцего сырья п физико-химические свойства получаемых растворов.
Показано, что увеличение концентрации целочи до 15% и длительности
до 3,0-3,5 суток приводит к существенному снижения вязкости раство­
ров Еоллагеяа, что позволяет использовать их в качестве пленко- а
волокнообразующего материала в промышленности.
••4. С использованием регрессионного анализа найдены оптимальные
технологические параметры ферментативной и модифицированной мелочносолевой обработок, обеспечивающие получение в промасленных условиях
растворов коллагена, наиболее близких по физико-химическим свойствам
натлвному растворимому коллагепу-проколлагену.
5. Проведено сраЕпительное исследование свойств нативного (ПК) и
принудительно растворенного коллагена (СРК и ПРК). Методами ДТА, ИКспектроскошш, электронной микроскопии и химического анализа показа­
но, что в результате предварительных обработок происходит незначи­
тельное изменение молекулярной структуры коллагена, не влияющее на
его способность к самопроизвольной агрегации с образованием надмоле­
кулярных искусственных структур. Установлено, что по сравнению с ПРК,
ФРК по ряду физико-химических показателей (содержание амидного азота
25
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
и гликозш^ппогликаноп', азоточке и температуре денатурация) ближе к
структуре нативмого растворимого коллагена.
6. Разработали методы, снижающие вязкость низкоконцептрярованных
(до 15») растворов коллагена в 2,0-3,0 раза и висскояснцонтряроваяяых
(до Si) в 1,5-2,0 раза, что позволяет повысить производительность и
стабильность формования искусственных пленочных и волокнистых струк­
тур.
7. На основании результатов проведенных исследований и сироких
производственных проьорок разработана и утверждена Манмлсомолпроыом
СССР нормативно-техническая документация па растворы ферментативного
(<JPK) и пелочно-солевого (ПРК) способов производства.
о. Научная п практическая значимость разработок подтверждена ав­
торские свидетельствами СССР К» 5TI062, 536694, 613749 п Ш2033.
Годовая экономическая эффективность производства и применения ПРК
в качество добавки в коллагепоную массу при формовании колбаской обо­
лочки по дапшгл Лудского завода "Белкозян" составляет 135,8 тыс.руб.
Основные положения диссертации опубликованы в следующих работах:
1. Горбатов В.М., Баблояя 0.0., Голованова П.М., Лимонов Г.Е.,.БоровикоЕа О.П.- Структурно-механические свойства продуктов растворе­
ния коллагена. --Материалы XXI Европейского конгресса работников
Ш Ш мясной прсмыгленности, Берн, I-J75, с 173-177.
2. Бзблолн C O . , Го-чованова П. М.,-Ануфриева В.Г., Лаптева Л.И. Изу­
чение растгсршлссти-коллагена под воздействием ферментов. - Труды
БНШЯ1а, вкп.-ХХХУ, М., 1976, с. 35-40. •
3. Голованова П.*Л., Бо.тлк U.K., Лаптева Л.»., Язияова Г.М., Ануфрие­
ва З.Г. Сравнительные исследоьания некоторых физико-химических
свойств продуктов рзстБорения коллагена. - Труды ЕШЗЗШа, вып.ХХХУ,
.'.!., 1976, с-65-71.
4. Голованова П.М. .Получение ферментатквкорастворлмого коллагена. Тезисы догсладов к конференции молодых специалистов БЗШИШа,
Ы.,
1977, с. 13-15.-•
'
5. Баблоял 0.0., Голованова" П."., Горбатов В.М.,. Комиссарова Л.Р.,
Лаптева Л.И. Влияние белковых;эадатных покрытий на качество сы. рокопченых мясопродуктов. - Материалы ХХШ Европейского конгресса
работников НТЗ* мясное промышленности. М.у 1977.
6. Голованова П.'.!. .Кирсанова Н. В. Исследование вязкостных свойств
прядильного раствора коллагена для формования сгедобпоЯ сосисочной
оболочки. - Тезисы докладов к конференции молодых специалистов
аН^ТПа,!!., 1980, с 51-53.
26
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
27.
7. Бабяояа 0.0., Голованова П..*.!., Кирсанова Н.В., Яэш:ова Г.М. По­
лучение пленкообразующего раствора коллагена для формования ис­
кусственных оболочек- - Мясная индустрия СССР, !*., 1980, » 1С,
с. 22-23.
8. Голованова П.И., Баблоян 0.0. Исследование свойств продуктов
принудительного растворения коллагена. - Сб.научи.трудоп УЗА
пм. К.И.Скрябпни, М., I9dl, с. 23-26.
9. А.С. J* 5II062. Способ производства коллагеновнх растворов./Гор­
батов В.М., Боблояп 0.0., Голованова П.М., Комиссарова Л.Р., Каспарьяпц С.Д., Сорокин 2.Я., Пугач Б.ГЛ., Гори Л.Э. Б.П., 1976,
Л 1-5.
10. А.С. й 536694. Способ получения коллагекоЕОГО волокна./ДрейзенЕ Т О К Г.С., Роскян Г.Е., Алексюк Л'.Н., Сорокин Б.Я., Пугач Б.".,
Бзбдояя 0.0., Каспарьяг.ц С.А., Голованова П.М. (не подложит
опубликованию п открытой печати).
11. А.С. JB 613749. Композиция для покрытия мясных продуктов./Бабгоян
0.0., Горбатов S.M., Голованова П.!.!., Лаптева Л.И., Комиссаро­
ва Л.Р. (не подлежит опубликованию в открытой печати).
12. А.С. Л 882033. Состав для образования оболочки для мясных изделий./Баблояя 0.0., Кирсанова Н.В., Голованова П.М., Александро­
вич И.О., Титов М.А., Панков Н.Ф., Гуль B.S. (не подлежит опуб­
ликовании в открытой печати).
Заказ 4
Формат 60х84Дб - 1,75 п.я. - 1,82 уч.-изд.л.
Механизированное множительное производство ВНИЖПа
Тираж IC0
Copyright ОАО «ЦКБ «БИБКОМ» & ООО «Aгентство Kнига-Cервис»
Документ
Категория
Без категории
Просмотров
4
Размер файла
754 Кб
Теги
627
1/--страниц
Пожаловаться на содержимое документа