Food Science and Technology

ISSN-print: 2073-8684
ISSN-online: 2409-7004
ISO: 26324:2012
Архiви

The effect of electrical discharge treatment of milk whey on partial conversion of lactose into lactobionic acid

##plugins.themes.bootstrap3.article.main##

О. Kochubei-Lytvynenko

Анотація

У статті розглянуто наукові аспекти ймовірного часткового перетворення лактози у лактобіонову кислоту внаслідок електроіскрового диспергування струмопровідних гранул магнію і мангану в середовищі традиційної лактозовмісної сировини – молочної сироватки. Об’єктом дослідження була молочна сироватка, попередньо знежирена і очищена від частинок казеїнового пилу, яку обробляли в електророзрядній камері експериментальної установки зі струмопровідним прошарком гранул магнію або/і мангану за температури (20±2)°С з експозицією 120–180 с. Зразки молочної сироватки аналізували методом УльтраВЕРХ-МС/МС на аналітичній системі, що складалась з рідинного хроматографа DionexUltimate 3000 з’єднаного з мас-спектрометром TSQ Vantage (ThermoFinnigan, США). Вивчено зміну рН та окисно-відновного потенціалу молочної сироватки після електроіскрового оброблення порівняно з вихідною сироваткою. Встановлено, що за умови електроіскрового оброблення з експозицією 180 с, у молочній сироватці збільшується вміст Mg приблизно у 4 рази і Mn – у 3,5 рази. Дисперговані частинки металів знаходяться в нано- (близько 30 нм) і мікророзмірному діапазоні (від 100 нм до 10 мкм). Аналіз дослідних зразків молочної сироватки, обробленої електроіскровими розрядами, методом УльтраВЕРХ-МС/МС дозволив ідентифікувати по іону [M–H]–=357 m/z хроматографічний пік, що відноситься до лактобіонової кислоти. Доведено зростання вмісту похідної лактози в 2 рази в зразках молочної сироватки, оброблених протягом 180 с в реакційній камері зі струмопровідним шаром Mg між відповідними електродами, порівняно із вихідною сироваткою, та у 4 рази в дослідних зразках, послідовно оброблених в реакційних камерах з шаром гранул Mg між відповідними електродами та Mn за експозиції 120 с в кожній камері. Показано напрям вирішення проблеми комплексного, економічно доцільного і екологічно безпечного перероблення молочної сироватки з перспективою отримання біологічно цінної похідної лактози – лактобіонової кислоти.
Ключові слова:
Для цієї мови відсутні ключові слова

##plugins.themes.bootstrap3.article.details##

Як цитувати
Kochubei-LytvynenkoО. (2018). The effect of electrical discharge treatment of milk whey on partial conversion of lactose into lactobionic acid. Food Science and Technology, 12(3). https://doi.org/10.15673/fst.v12i3.1035
Розділ
Хімія харчових продуктів і матеріалів. Нові види сировини

Посилання

1. Sinelnikov BM, Hramtsov AG, Evdokimov IA, Ryabtseva SA, Serov AV. Laktoza i ee proizvodnyie. Sankt Peterburg: Professiya: 2007.

2. McSweeney PLH, Fox PF Advanced dairy chemistry. Vol.3: lactose, water, salts and minor constituents. New York: Springer; 2009.

3. Ganzle MG, Haase G, Jelen P. Lactose: crystallization, hydrolysis and value-added derivatives. International Dairy J. 2008;18: 685-694. DOI:10.1016/j.idairyj.2008.03.003

4. Gutierrez LF, Hamoudi S, Belkacemi K. Lactobionic acid: a high value-added lactose derivative for food and pharmaceutical applications. In-ternational Dairy J. 2012; 26:103-111. DOI: 10.1016/j.idairyj.2012.05.003

5. Rendueles SAM, Diaz M. Bio-production of lactobionic acid: current status, applications and future prospects. Biotech Advances. 2013: 31 (8): 1275-1291. DOI: 10.1016/j.biotechadv.2013.04.010

6. Gritsaeva, MV, Serov AV, Ryabtseva SA, Hramtsov AG. Laktobionovaya kislota i perspektivyi ee ispolzovaniya. Molochnaya promyishlen-nost. 2008;12: 51-52.

7. US Patent N 20040151802, A23C 009/12. Process for manufacturing cheeses and other dairy products and products thereof / Kraft Foods R & D, Inc. Prior November 6, 2003. Рat. August 5, 2004.

8. Polumbrik MO. Vuglevodi v harchovih produktah i zdorov’ya lyudini. Kyiv: AkademperIodika; 2011.

9. Gritsaeva MV. Issledovanie himiko-tehnologicheskih zakonomernostey protsessa okisleniya laktozyi s tselyu razrabotki tehnologii laktobiono-voy kislotyi: avtoref. dis. … kand. tehn. nauk: spets-ti 05.18.04 «Tehnologiya myasnyih, molochnyih i ryibnyih produktov i holodilnyih proiz-vodstv» i 05.18.07 «Biotehnologiya pischevyih proizvodstv i biologicheski aktivnyih veschestv». Stavropol: SevKavGTU; 2011.

10. Belkacemi K, Hamoudi S. Chemocatalytic Oxidation of Lactose to Lactobionic Acid over Pd−Bi/SBA-15: Reaction Kinetics and Modeling. Ind Eng Chem Res. 2010; 49 (15): 6878-6889. DOI: 10.1021/ie901724j

11. Goderska K, Juzwa W, Szwengiel A, Czarnecki Z. Lactobionic acid production by glucose–fructose oxidoreductase from Zymomonas mobilis expressed in Escherichia coli. Biotechnology Letters. 2015; 37: 2047-2053. DOI: 10.1007/s10529-015-1887-0

12. Saarela M, Hallamaa K, Mattila-SandholmT, Matt J. The effect of lactose derivatives lactulose, lactitol and lactobionic acid on the functional and technological properties of potentially probiotic Lactobacillus strains. International Dairy J. 2003; 13(4): 291-302.

13. Vlad-Cristea MS. Production of bio active lactobionic acid using a novel catalytic method. Québec: Universite Laval Québec; 2007.

14. Roelfmma WA, Kuster BF. Chemical reception’s reactions of lactose direvatives. Netherlands Milk Dairy. 1998; 42: 469-483

15. Hua L, Nordkvist M, Nielsen PM, Villadsen J. Scale‐up of enzymatic production of lactobionic acid using the rotary jet head system. Biotech and bioengineering. 2007; 97(4): 842-849. doi.org/10.1002/bit.21272

16. Patent 2439050 RU Sposob polucheniya laktobionovoy kislotyi /Sulman MG. – zayavitel i patentoobladatel Gosudarstvennoe obrazovatelnoe uchrezhdenie vyisshego professionalnogo obrazovaniya «Tverskoy gosudarstvennyiy tehnicheskiy universitet». - 2010134743/04; zayavl. 19.08.2010 ; opubl. 10.01.2012 Byul. 1

17. Druliolle H, Kokoh KB, Hahn F, Lamy C, Beden B. On some mechanistic aspects of the electrochemical oxidation of lactose at platinum and gold electrodes in alkaline medium. J Electroanalyt Chem. 1997; 426 (1): 103-115. doi.org/10.1016/S0022-0728(96)04981-9

18. Hramtsov AG, Ryabtseva SA, Suyuncheva BO. Issledovanie protsessa izomerizatsii laktozyi v laktulozu pri elektroaktivatsii molochnoy syivo-rotki. Vestnik SevKavGTU. Seriya: Prodovolstvie. 2004; 7: 20-27.

19. Bologa MK, Stepurina TG, Bologa AM, Polikarpov AA, Sprinchan EG. Optimizatsiya izomerizatsii laktozyi v laktulozu elektrofizicheskim metodom. Elektronnaya obrabotka materialov. 2009; 5: 80-85.

20. Kosinov NV, Kaplunenko VG. Patent Ukrayini na korisnu model # 29856. SposIb otrimannya akvahelatIv nanometalIv «ErozIyno-vibuhova nanotehnologIya otrimannya akvahelatIv metalIv» MPK (2006): B01J 13/00, B82B 3/00. Opubl. 25.01.2008. Byul. # 2. 2008.

21. Lopatko KG, Olishevskiy VV, Marinin AI, Aftandilyants EG. Obrazovanie nanorazmernoy fraktsii metallov pri elektroiskrovoy obrabotke granul. Elektronnaya obrabotka materialov. 2013; 49 (6): 80-85.

22. Golub GA, Kuharets SM, Marus OA, Pavlenko SI, Lopatko KG, Skorobogatov DV. Mehaniko-tehnologichni osnovi protsesiv virobnitstva organichnoyi produktsiyi roslinnitstva: monografiya. Kyiv: NUBIP Ukrayini; 2017.

23. Tkachenko SV. Peredumovi vikoristannya preparatIv z tverdoyu fazoyu v nanorozmIrnomu stanI u yakostI katalIzatorIv protsesIv harchovih virobnitstv. ProdovolchI resursi: zb. nauk. prats. Seriya Tehnichni nauki. 2015; 18-22.

24. Ukrayinets AI, Olishevskiy VV, Pushanko NM, Lyapina KV, Marinin AI. Koagulyatsiyne ochischennya zhomopresovoyi vodi gelem alyu-mInIyu. Naukovi pratsi NUHT. 2015: 21 (5): 237-243.

25. Kochubei-Litvinenko OV, Bilyk OA, Olishevskiy VV, Marinin AI, Lopatko KG. Sposob obogascheniya molochnoy syivorotki kolloidnyimi chastitsami biogennyih metallov Mg i Mn, perspektivyi ee ispolzovaniya. Pischevaya promyishlennost: nauka i tehnologii. 2015; 3: 36-42.

26. Tmenova TA, Veklich AN, Boretskij VF, Cressault Y, Valensi F, Lopatko KG et. al. Optical emission spectroscopy of plasma of underwater electric spark discharges between metal granules. Voprosyi atomnoy nauki i tehniki. 2017; 1:132-135.

27. 2002/657/EC: Commission Decision of 12 August 2002 implementing Council Directive 96/23/EC concerning the performance of analytical methods and the interpretation of results (Text with EEA relevance) (notified under document number C; 2002.

28. Meyer N, Pirson D, Devillers M, Hermans S. Particle size effects in selective oxidation of lactose with Pd/h-BN catalysts. Applied Catalysis A: General. 2013; 467: 463-473. doi.org/10.1016/j.apcata.2013.07.045.

Найчастіше прочитані статті того самого автора (ів)