Ogólna technologia żywności

Laboratorium

Laktoza

Technologia Chłodnictwa Żywności Smyła Grzegorz

Dzień zajęć: Środa Kurasik Maria

Godz.: 8:00 – 12:00 Matczak Michalina

Malek Mateusz

1.Cel ćwiczenia.

Zapoznanie się z laboratoryjnym sposobem otrzymywania albumin oraz laktozy z serwatki.

2.Wstęp teoretyczny.

Serwatka jest odpadem przy produkcji sera. Ciecz prawie klarowna, będąca pozostałością po całkowitym ścięciu mleka. Zawiera blisko 5% laktozy, do 1% białka i ok. 0,5% tłuszczu oraz sole mineralne i witaminy. Stanowi połowę suchej masy mleka i jest coraz częściej stosowana przy karmieniu zwierząt. Obecnie nowe technologie umożliwiają rozdzielenie i pozyskanie z serwatki frakcji białek serwatkowych, należących do białek o najwyższej wartości odżywczej. Posiadają one wysoką zawartość aminokwasów egzogennych, dzięki czemu są łatwo trawione i wchłaniane w przewodzie pokarmowym. Białka serwatki korzystnie wpływają na układ sercowo-naczyniowy przyczyniając się do zmniejszenia stężenia triglicerydów oraz LDL we krwi.

Wyróżnia się serwatkę łagodną i słodkawą serwatkę podpuszczkową, która jest produktem ubocznym przy wyrobie serów twardych i miękkich oraz kwaśną występującą przy produkcji twarogów.

Przerób serwatki jest uzależniony od jej rodzaju. Serwatka podpuszczkowa może być poddawana bezpośrednio zagęszczaniu w temperaturze poniżej 65^oC do stężenia około 65%, a następnie przeprowadza się krystalizację laktozy. Roztwór macierzysty po odwirowaniu przeznacza się do suszenia, uzyskując niskobiałkowy koncentrat. W inny sposób serwatkę podpuszczkową poddaje się odbiałczaniu przez ogrzanie serwatki i zakwaszenie kwasem mlekowym do pH ok. 4,8. Po odwirowaniu zawiesiny albuminy serwatkę zagęszcza się i poddaje krystalizacji w celu otrzymania laktozy. W zależności od sposobu przetwarzania serwatki możemy otrzymać produkty takie jak:

• Koncentraty białek serwatkowych i laktozy

• Koncentraty serwatki i proszku serwatkowego

Proszek serwatkowy jest przede wszystkim stosowany do produkcji żywności dietetycznej oraz odżywek dla niemowląt i dzieci. Ponadto znalazł zastosowanie w produkcji sosów, napojów. Odbiałczaną serwatkę można stosować do produkcji piwa, napojów chłodzących, szampanów i różnego rodzaju napojów musujących.

Laktoza - (cukier mleczny - C₁₂H₂₂O₁₁,); dwucukier zbudowany z glukozy i galaktozy występujący w mleku ssaków. Powstaje bezpośrednio w gruczole mlecznym. W technologii otrzymywana z serwatki przy produkcji sera. Wykorzystywana jako składnik do produkcji żywności niskokalorycznej oraz odżywek przeznaczonych dla dzieci. Stosowana w przemyśle piekarniczym, farmaceutycznym – jako wypełniacz produktów oraz w mikrobiologii jako składnik podłoża. Cukier mleczny trawiony jest w jelicie przy udziale laktazy.

3.Obliczenia

Oznaczyliśmy kwasowość serwatki poprzez miareczkowanie 0,1 N roztworem NaOH próbki o objętości 20 cm³.

Objętość 0,1 M NaOH, która została zużyta do zmiareczkowania próby - 10 cm³

10 cm³ 0,1 M NaOH – 20 cm³ serwatki

C₁ ∙ V₁ = C₂ ∙ V₂

V₂ = cm³ 4*5 100cm³ = 20 ^oSH

Kwasowość wyrażą się w stopniach Soxhleta – Henkla(^oSH). 1 ^oSH odpowiada 1 cm³ 0,25 M NaOH/100 cm³ serwatki. Z definicji ^oSH wynika, że otrzymaliśmy 20 ^oSH.

Obliczyliśmy objętości roztworu 2 N NaOH jaką musimy dodać w celu obniżenia kwasowości serwatki do 6 ^oSH.

20 ^oSH – 6 ^oSH = 14^oSH

50 ml– 20 ^oSH

X – 14 ^oSH

x = = 35ml

35 ml – 100 ml

x – 660 ml

x = = 231ml

C₁ ∙ V₁ = C₂ ∙ V₂

V₂ = cm³

Połowę obliczonej ilości roztworu wodorotlenku sodowego dodaliśmy do serwatki umieszczonej w zlewce o pojemności 1,5 dm³ całość ogrzewaliśmy do temperatury ok. 85ºC. Po osiągnięciu temperatury dodaliśmy pozostałą część roztworu wodorotlenku i wznowiliśmy ogrzewanie w temperaturze 93ºC przez 10 minut. Na lejku Büchnera umieściliśmy kolejno bibułę, tkaninę filtracyjną i bibułę, a zawiesinę białek serwatkowych oddzieliliśmy pod zmniejszonym ciśnieniem. Oddzieloną na lejku albuminę w suszarce w temperaturze 105ºC przez 2 godziny.

Odbiałczoną i klarowną serwatkę poddaliśmy procesowi zagęszczania, do uzyskania ok.60˚Bx.

Zawartość s.s. = 59,8˚Bx

W czasie zagęszczania serwatki odbiałczonej w pozostałej części oznaczyliśmy
zawartość s.s. w ˚Bx oraz zawartość laktozy metodą polarymetryczną.

Do kolby miarowej o pojemności 100 cm³ odmierzyliśmy 32,1 cm³ dodaliśmy 4 cm³ roztworu octanu ołowiawego i 8 cm³ roztworu Na2HPO4 ,a następnie kolbę uzupełniliśmy wodą do kreski. Po wymieszaniu zawiesinę sączyliśmy na lejku przez sączek karbowany. Skręcalność roztworu zmierzyliśmy metodą polarymetryczną.

Stężenie procentowe laktozy w serwatce = 3,43˚S

Zawartość s.s. = 5,08˚Bx

Ilość odbiałczonej serwatki = 500ml.

Masa zagęszczonej serwatki = 29,00g

Przenieśliśmy serwatkę do zważonej zlewki o pojemności 100cm3, ponownie zważyliśmy i wprowadziliśmy kryształy zaszczepowe. Koncentrat schowaliśmy do lodówki na okres 1 tygodnia.

Po okresie 1 tygodnia oznaczyliśmy zawartość s.s. krystalizatu i dodaliśmy 10cm3 wody z lodówki o temperaturze +5˚C. Po wymieszaniu odsączyliśmy kryształy na lejku Büchnera. Następnie suszyliśmy je w suszarni owiewowej w temperaturze 85˚C do stałego ciężaru.

Oznaczenie zawartości laktozy w otrzymanej laktozie krystalicznej:

Odważyliśmy 5g preparatu i rozpuściliśmy w 50 cm³ wody w temperaturze 50˚C w kolbie o pojemności 100 cm³, po czym dodaliśmy 2 cm³ roztworu octanu ołowiawego, 4 cm³ roztworu Na2HPO4 oraz 5 kropli amoniaku. Zawartość kolby uzupełniliśmy do kreski wodą destylowaną. Po 30 minutach w gdy ustaliła się równowaga mutamerów roztwór schłodziliśmy do temperatury 20˚C i przesączyliśmy. Skręcalność wyznaczyliśmy z przesączu w rurce o długości 200mm.

skręcalność wynosi = 11,43˚S.

Oznaczenie zawartości białka w wysuszonej albuminie metodą Kjeldahla:

2,013g rozdrobnionej albuminy przenieśliśmy do kolby Kjeldahla. Dodaliśmy 25 cm³ stężonego H2SO4, 0,2343g CuSO4 i 5,2214g K2SO4. Kolbę ogrzewaliśmy aż do momentu gdy uzyskaliśmy klarowną ciesz o zabarwieniu zielonym. Następnie schłodzony roztwór rozcieńczyliśmy z ok. 100 cm³ wody destylowanej i przenieśliśmy do kolby miarowej 250 cm³uzupełniając kolbę wodą destylowaną do kreski. Pobraliśmy pipetą 50 cm³ roztworu i 30 cm³ 30% NaOH i przenieśliśmy do aparatu Parnasa.

Wylot chłodnicy zanurzyliśmy w kolbie stożkowej o pojemności 300 cm³, zawierającej 50 cm³ 0,1M HCl i kilka kropel wskaźnika Toshiro. Rozpoczeliśmy destylację, która trwała aż do uzyskania odczynu obojętnego. Zawartość kolby jak i próbę ślepą miareczkowaliśmy 0,1M roztworem NaOH.

Zawartość białka:

a – objętość w cm³ 0,1M NaOH do miareczkowania 50 cm³ około 0,1M HCl (próba odniesienia)

b – objętość w cm³ 0,1M NaOH do miareczkowania 50 cm³ nadmiaru kwasu w badanej próbie

n – stosunek objętości kolby miarowej do objętości roztworu poddanego destylacji; n = 250/50 = 5

c – naważka w gramach

Zawartość laktozy wyniosła 14,38°S

Zawartość laktozy z roztworu o stężeniu 5g na 100 cm³ obliczamy ze wzoru:

$$c = \frac{\propto *100}{\propto_{0}*I}$$

Gdzie:

α = 0,346 *°S
α0 = 55
I = 2

c=3,59

Procentowa zawartość laktozy w laktozie surowej (czystość) wynosi:

$$\text{Cz} = \ \frac{c}{5}*100\%$$

Cz = 71,9%

• Obliczono wydajność wyodrębnienia albuminy z 1 dm³ serwatki:

2,013 g ∙ 47,63 % = 0,9588 g

Gdzie: 2,013 g – masa surowca użytego do Kjeldahla

47,63 % - zawartość białka w wysuszonej albuminie

0,9588 g - 600 ml

x - 1000 ml

x = 1,598g

• Obliczono wydajność wyodrębnienia albuminy z 100 g suchej masy serwatki:

1,598 g - 59,8 g

x - 100 g

x = 2,6722 g

Gdzie: 59,8 g – stężenie zagęszczonej serwatki

• Obliczono wydajność wyodrębnienia laktozy z 1 dm³ serwatki:

21,362 g ∙ 71,9 % = 15,3592 g

Gdzie: 21,362 g – masa skrystalizowanej laktozy

71,9 % - czystość laktozy

15,3592g - 600 ml

x - 1000 ml

x = 25,5988g

• Obliczono wydajność wyodrębnienia laktozy z 100 g suchej masy serwatki:

25,5988g - 36,1091g

x - 100 g

x = 70,8929 g

Gdzie: 36,1091g – zawartość suchej masy w laktozie skrystalizowanej

4.Wnioski

Czystość uzyskanej laktozy wyniosła 71,9%.
Wydajność wyodrębnienia albuminy serwatki wyniosła 1,59 g na 1 dm³ oraz 2,67 g na
100 g suchej substancji.
Wydajność wyodrębnienia laktozy z serwatki wyniosła 25,59 g na 1 dm³ oraz 70,89 g na
100 g suchej substancji.

Na podstawie wyników wywnioskować można że uzysk laktozy z serwatki jest znacznie większy niż albumin.

Błędy mogą być spowodowane stratami produktów podczas wykonywanych czynności takich jak: sączenie, suszenie, przenoszenie roztworów.