Tejsavasan erjesztett savó alapú ital kifejlesztésének membrán-szeparációs és mikrobiológiai alapjai

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Tejsavasan erjesztett savó alapú ital kifejlesztésének membrán-szeparációs és mikrobiológiai alapjai"

Piroska Király
6 évvel ezelőtt
Látták:

1 Hungalimentaria Tejsavasan erjesztett savó alapú ital kifejlesztésének membrán-szeparációs és mikrobiológiai alapjai Pázmándi Melinda 1,2, Kovács Zoltán,2, Maráz Anna 1, SZIE, ÉTK 1 Mikrobiológiai és Biotechnológiai Tanszék 2 Élelmiszeripari Műveletek és Gépek Tanszék

2 A tejsavó Tejipari melléktermék - sajtkészítés során keletkezik Összetevő Édes savó % Savanyú savó % Szárazanyag 6,7 6,2 Laktóz 4,8 3,6 Fehérje,9,9 Zsír,4,3 Tejsav,7 Hamu,6,7 BOI 5 : 3-5 mg/l O 2 Savó értéknövelő feldolgozása: Savó Savófehérjék szeparálása Laktóz tartalmú oldat Értékes termék (táplálék kiegészítő, adalékanyag) Bioetanol termelés Biopolimerek előállítása Prebiotikumok előállítása (GOS) Tejsavasan erjesztett italok

3 Tejsavó értéknövelő feldolgozása Összetétel: 83% laktóz 13% fehérje Sók 1%-a H2O H2O Deminal9 Savópor Ultra- és Diaszűrés Savófehérjék Nanoszűrés H2O Galakto-oligoszacharid (GOS) enzimes szintézise Savó permeátum cc. Tejsavas fermentáció Prebiotikum-GOS GOS tartalmú ital Tejsavasan erjesztett italok

4 Célkitűzések 1) Tejsavó frakcionálása - savófehérje és laktóz frakciók szétválasztása Savó permeátum előállítása : Ultraszűrés: fehérjék elválasztása Diaszűrés: fehérjék tisztítása Nanoszűrés: laktóz oldat koncentrálása 2) Savó permeátum tejsavas erjesztésének kidolgozása tejsavbaktériumok alkalmazásával Törzsszelekció Savó permeátum tejsavas erjeszthetőségének vizsgálata Nitrogénforrás kiegészítés hatása - optimalizálás

5 Savó frakcionálása Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, 16 kg UF retentátum 4 g/l fehérje

6 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Savó frakcionálása ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, UF retentátum 4 g/l fehérje 16 kg 16 kg 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, UF-D permeátum 14 g/l laktóz Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

7 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Savó frakcionálása ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, UF retentátum 4 g/l fehérje UF-(C+D) 16 kg 28 g/l laktóz 16 kg 32 kg 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, UF-D permeátum 14 g/l laktóz Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

8 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Savó frakcionálása ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, UF retentátum 4 g/l fehérje UF-(C+D) 16 kg 28 g/l laktóz 16 kg 32 kg NANOSZŰRÉS R L =1% N=16 Membrán: DK 15 Da,,4 m 2, 3 kg NF permeátum: 9 g/l laktóz <1 g/l fehérje 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, 2 kg UF-D permeátum 14 g/l laktóz NF retentátum 34 g/l laktóz <1 g/l fehérje Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

9 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Laktóz kinyerés: 95%-os hatásfok ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, Koncentrálás: 7,4 x g/l laktóz Savó frakcionálása UF retentátum 4 g/l fehérje UF-(C+D) 16 kg 28 g/l laktóz 16 kg 32 kg NANOSZŰRÉS R L =1% N=16 Membrán: DK 15 Da,,4 m 2, 3 kg NF permeátum: 9 g/l laktóz <1 g/l fehérje 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, 2 kg UF-D permeátum 14 g/l laktóz NF retentátum 34 g/l laktóz <1 g/l fehérje Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

10 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Laktóz kinyerés: 95%-os hatásfok ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, Koncentrálás: 7,4 x g/l laktóz Savó frakcionálása UF retentátum 4 g/l fehérje UF-(C+D) 16 kg 28 g/l laktóz 16 kg 32 kg NANOSZŰRÉS R L =1% N=16 Membrán: DK 15 Da,,4 m 2, 3 kg NF permeátum: 9 g/l laktóz <1 g/l fehérje 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, 2 kg UF-D permeátum 14 g/l laktóz NF retentátum 34 g/l laktóz <1 g/l fehérje Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

11 Savó 8 g/l fehérje 2 kg UF-C permeátum Laktóz kinyerés: 95%-os hatásfok ULTRASZŰRÉS R L =% R P =1% N=5 Membrán: 2 kda,,4 m 2, Koncentrálás: 7,4 x g/l laktóz Savó frakcionálása UF retentátum 4 g/l fehérje UF-(C+D) 16 kg 28 g/l laktóz 16 kg 32 kg NANOSZŰRÉS R L =1% N=16 Membrán: DK 15 Da,,4 m 2, 3 kg NF permeátum: 9 g/l laktóz <1 g/l fehérje 16 kg H 2 O DIASZŰRÉS R L =% R P =1% N=4 Membrán: 2 kda,,4 m 2, 2 kg UF-D permeátum 14 g/l laktóz NF retentátum 34 g/l laktóz <1 g/l fehérje Végső retentátum 5 g/l laktóz 4 g/l fehérje

bulgaricus B397 Lactobacillus sakei DSM 217 Lactobacillus acidophilus N2 Lactobacillus casei PB 8

12 Tejsavas erjesztés: törzsszelekció Vizsgált törzsek: Különböző tejtermékekből, starterkultúrából és probiotikumokból izolált tejsavbaktérium törzsek Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus B397 Lactobacillus sakei DSM 217 Lactobacillus acidophilus N2 Lactobacillus casei PB 8 Lactobacillus helveticus PB 9 Lactobacillus plantarum 218 Lactobacillus rhamnosus PB 1 Lactococcus lactis A1 Lactococcus lactis A3 Lactococcus cremoris B1

körülmények Mintavétel: 24 h, 48 h, Szaporodás mérése: OD 6 ; savtermelés: ph méréssel Laktóz

13 Tejsavas erjesztés: kísérleti körülmények Fermentációs közeg: UF/DF savó permeátum Erjesztés: 1-2 g/l laktóz ~ 5 mg/l fehérje 15 ml-es Falcon centrifuga csövekben, 3 C-on, anaerob körülmények Mintavétel: 24 h, 48 h, Szaporodás mérése: OD 6 ; savtermelés: ph méréssel Laktóz felhasználás mérése: HPLC-vel (Rezex RNM Na+ szénhidrát oszlop, (Phenomenex, NL; Postnova RI detektor)

14 UF/DF savópermeátum erjesztése

15 UF/DF savópermeátum erjesztése

16 Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l 25 2 Savópermeátum kiegészítése savófehérjével laktózerjesztés hatásfoka,63 g/l Savófehérje ,25 g/l Savófehérje h 1 h 5 5 Lc. cremoris B1 Lb. helveticus PB9 Lc. lactis A1 Lc. lactis A3 Lb. rhamnosus PB1 Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus PB9 Lb. rhamnosus PB1 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B ,5 g/l Savófehérje g/l Savófehérje h 1 h 5 5 Lb. rhamnosus PB1 Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. casei PB8 Lc. cremoris B1 Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus PB9 Lc. cremoris B1 Lb. casei PB8

17 Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Kiegészítés nagyobb mennyiségű savófehérjével Lc. cremoris B1,63 g/l Savófehérje Lb. helveticus PB9 2 ph csökkenés: 15 7 ~3,8-4,4 h 1 5 Szaporodás: Lc. lactis A1 Lc. lactis A3 Lb. Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus 1 7 sejt/cm 3 rhamnosus ~ 2*1 8 sejt/cm 3 PB9 PB1 25 1,25 g/l Savófehérje Lb. rhamnosus PB1 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 h ,5 g/l Savófehérje 25 Laktóz felhasználás: 2 2 g/l g/l 15 5 g/l Savófehérje 1 5 Lb. rhamnosus PB1 Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. casei PB8 Lc. cremoris B1 h 1 Fehérje felhasználás: 5 ~75 % Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus PB9 Lc. cremoris B1 Lb. casei PB8 h

18 Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l Savófehérje kiegészítés optimalizálása laktózerjesztés hatásfoka g/l Savófehérje 12 1,5 g/l Savófehérje h 6 h Lb. acidophilus N2 Lb. platarum 218 Lb. casei PB8 Lc. lactis A1 Lb. sakei DSM Lb. sakei DSM Lc. lactis A1 Lb. acidophilus N2 Lb. platarum 218 Lb. helveticus PB9 12 1,25 g/l Savófehérje 12 1,125 g/l Savófehérje h h Lb. rhamnosus PB1 Lb. helveticus PB9 Lb. platarum 218 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 Lb. sakei DSM Lb. platarum 218 Lb. acidophilus N2 Lb. helveticus PB9 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 Lb. sakei DSM

19 Laktóz koncentráció g/l Laktóz koncentráció g/l,25 g/l savófehérjével kiegészített savópermeátum erjesztési jellemzői ph csökkenés: Lactobacillus: ~3,5-4, Lactococcus: ~3,8-4,3 Szaporodás: 48 óra alatt stacioner Lactobacillus: ~1 8 sejt/cm 3 Lactococcus: ~5*1 7 sejt/cm 3 Laktóz felhasználás: Lactobacillus: ~ 1,7-4,7 g/l Lactococcus: ~1,-3, g/l Lb. rhamnosus PB1 Lb. helveticus PB9,25 g/l SF-Lactobacillus törzsek Lb. platarum 218 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 Lb. sakei DSM Lb. casei PB8 Lb. acidophilus N2,25 g/l SF-Lactococcus törzsek h Fehérje felhasználás: Lactobacillus: ~9% Lactococcus:~8% h Lc. cremoris B1 Lc. lactis A1 Lc. lactis A3

20 ph Savópermeátum kiegészítése 5 g/l szójapeptonnal 8,8 8,6 Szaporodás Lb. casei PB8 8 7 ph csökkenés Lb. casei PB8 Lg Sejtcc., sejt/cm 3 8,4 8,2 8, 7,8 7,6 Lb. helveticus PB9 Lb. rhamnosus PB1 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 Lb. sakei DSM Lb. acidophilus N2 Lb. platarum Lb. helveticus PB9 Lb. rhamnosus PB1 Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397 Lb. sakei DSM Lb. acidophilus N2 Lb. platarum 218 7,4 Lc. lactis A1 2 Lc. lactis A1 7,2 Lc. lactis A3 1 Lc. lactis A3 7, Idő, óra Lc. cremoris B Idő, óra Lc. cremoris B1

Lactobacillus: ~1 8 sejt/cm 3 Lactococcus: ~3*1 8

21 Kiegészítés 5 g/l szójapeptonnal erjesztési jellemzők ph csökkenés: ~3,5 Szaporodás: 48 óra alatt stacioner Lactobacillus: ~1 8 sejt/cm 3 Lactococcus: ~3*1 8 sejt/cm 3 Laktóz felhasználás: ~4-5 g/l Fehérje felhasználás: ~1 %

lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus PB9 Lc. cremoris B1 Lb.

22 Laktóz koncentráció g/l Kiegészítés 5 g/l szójapeptonnal és 5 g/l savófehérjével 25 5 g/l Savófehérje h 5 Lc. lactis A3 Lc. lactis A1 Lb. helveticus PB9 Lc. cremoris B1 Lb. casei PB8 Laktóz felhasználás: ~4-5 g/l Laktóz felhasználás: ~1-2 g/l

23 ÖSSZEFOGLALÁS 1) Savó UF/DF kezelése: Ultra- és diaszűréssel a savó kezdeti laktóz tartalmának () 95%-át nyertük ki; 2) Nanoszűrés: a fehérjementes savót 34 g/l laktóz tartalomra koncentráltuk 3) Savó permeátum erjesztése tejsavbaktériumokkal: A higított savó permeátum önmagában nem alkalmas fermentációs közeg 4) Nitrogénforrásként savófehérje (5 g/l) hozzáadása esetén a Lactobacillus és Lactococcus törzsek szaporodása megnőtt, a laktóz hasznosítás azonban nem javult aminosavak preferenciája szénforrásként is 5) A N- és C-források arányának csökkentésével a laktóz hasznosítás mértéke javult; optimális arány:,25 g/l savófehérje : 1 g/l laktóz Legjobb törzsek: Lb. rhamnosus PB1, Lb. helveticus PB9, Lb. platarum 218, Lb. delbr. ssp. bulgaricus B397, Lb. sakei DSM Lactococcus törzsek: rosszabb szaporodás és laktóz erjesztés 6) A savó permeátum szójapeptonnal (5 g/l) való kiegészítésével a Lactobacillus és Lactococcus törzsek szaporodása és a laktóz felhasználás hatásfoka tovább növelhető volt.

24 A kutatómunka támogatói: 7. Európai Uniós keretprogram (PCIG11-GA ) Marie Sklodowska-Curie integrációs ösztöndíja (Kovács Zoltán) MTA Bolyai ösztöndíj (Kovács Zoltán) Élelmiszertudományi Doktori Iskola ösztöndíja (Pázmándi Melinda) KÖSZÖNÖM A FIGYELMET!

Hasonló dokumentumok

Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet Kft., Biológiai K+F+I Osztály, Mosonmagyaróvár

Magyar Tejgazdasági Kísérleti Intézet Kft., Biológiai K+F+I Osztály, Mosonmagyaróvár TEJSAVBAKTÉRIUMOK ÉS BIFIDOBAKTÉRIUMOK ÉLŐSEJT-SZÁMÁNAK SZELEKTÍV MEGHATÁROZÁSÁRA SZOLGÁLÓ MÓDSZEREK ÖSSZEHASONLÍTÓ ÉRTÉKELÉSE ÉS ALKALMAZÁSA SAVANYÚ TEJTERMÉKEK MIKROBIOLÓGIAI MINŐSÉGÉNEK ELLENŐRZÉSÉRE