В статье сформированы информационные материалы по синтезу из аномеров лактозы лактобионовой кислоты, как товарного продукта молочного дела. К сожалению, пока зарубежного. Приведена краткая информация о направлениях использования этого оригинального продукта: в медицине, пищевой промышленности, в т.ч. молочном деле, технических целях. В системе HyperChem приведены конформационные структуры и физико-химические свойства лактобионовой кислоты, как химического соединения. Когнитивно обоснована возможность синтеза лактобионата из лактозы молочного сырья путем окисления. Научно-технически выбрано оптимальное лактозосодержащее сырье для синтеза кислоты – ультрафильтрат подсырной сыворотки. Разработан способ молекулярно-ситовой очистки ультрафильтрата на уровне «ноу-хау». Конвергентно обоснован и осуществлен процесс получения товарной лактобионовой кислоты стадийным способом. Полученные образцы продукции испытаны в опытно-промышленных условиях в технологии кисломолочных продуктов с позитивным результатом, достигнуто полное импортозамещение.

---

Abstract

The article generated information materials for the synthesis of the anomers of lactose lactobionic acid as a commercial product of the dairy business. Unfortunately, while foreign. Brief information about the directions of use of this original product is given: in medicine; food industry, including dairy business; technical purposes. In the system shown HyperChem conformational structure and physic-chemical properties lactobionic acid as chemical compound. The possibility of lactobionate synthesis from lactose of dairy raw materials by oxidation is cognitively proved. Scientifically and technically, the optimal lactose – containing raw material for the synthesis of acid-ultrafiltrate of cheese whey was chosen. A method of molecular sieve purification of ultrafiltrate at the level of «know-how» was developed. Cognitively justified and carried out the process of obtaining commercial lactobionic acid stepwise. The obtained product samples are tested in pilot industrial conditions in the technology of dairy products with a positive result, full import substitution is achieved.

А. Г. Храмцов

Северо-Кавказский федеральный университет Ставрополь, Россия

 

Андрей Г. Храмцов, доктор технических наук, профессор, академик РАН, профессор-консультант кафедры прикладной биотехнологии

E-mail: akhramtcov@ncfu.ru; тел. 89624477823

About the Authors

A. G. Khramtsov

North-Caucasus Federal University Stavropol, Russian Federation

 

Andrey G. Khramtsov, Dr Technical Sci., Professor, Academician of RAS and Professor-consultant of the Department of Applied Biotechnology

E-mail: akhramtcov@ncfu.ru; тел. +79624477823

1. Горлов, И.Ф. 100 инновационных технологий производства продуктов животноводства: монография / И.Ф. Горлов. – М.: Вестник РАСХН, 2013. – 399 с.

2. Горлов, И.Ф. Инновационные аграрно-пищевые технологии, как основа развития АПК России / И.Ф. Горлов // Аграрно-пищевые инновации. – 2018. – № 1 (1). – С. 7-12.

3. Грицаева, М.В. Исследование химико-технологических закономерностей процесса окисления лактозы с целью разработки технологии лактобионовой кислоты: дис. … канд. техн. наук: 05.18.04, 05.18.07 / Грицаева Марина Витальевна. – Ставрополь: Северо-Кавказский государственный технический университет, 2011. – 155 с.

4. ИТС 45-2017 «Производство напитков, молока и молочной продукции». – М.: Бюро НДТ, 2017. – 190 с.

5. Левитская, А.А. Организационные и научно-технические предпосылки комплексного федерального проекта по получению и применению высококачественной лактозы – природного пребиотика животного происхождения: доклад / А.А. Левитская, С.В. Анисимов, А.Г. Храмцов, И.А. Евдокимов, Г.С. Анисимов // Молекулярно-генетические и биотехнологические основы получения и применения синтетических и природных биологически активных веществ (Нарочанские чтения-11): мат. междунар. науч.-практ. конф. – Минск-Ставрополь: БелГУ, СКФУ, 2017. – С. 238-243.

6. Лурье, Ю.Ю. Справочник по аналитической химии / Ю.Ю. Лурье. – М.: Химия, 1989. – 448 с.

7. Продовольственная независимость России / под ред. академика РАН Гордеева А.В. – М.: Технология ЦД, 2016. – 1164 с.

8. Руководство к практическим занятиям по микробиологии / под ред. И.С. Егорова. – М.: МГУ, 1995. – 37 с.

9. Рябцева, С.А. Технология лактулозы / С.А. Рябцева. – М.: ДеЛи принт, 2003. – 232 с.

10. Серов, А.В. Теоретическое обоснование и экспериментальные исследования химико-технологических проблем получения, определения и использования лактозы и ее производной лактулозы : дис. … д-ра техн. наук: 05.18.04 / Серов Александр Владимирович. – Ставрополь, 2004. – 307 с.

11. Храмцов, А.Г. Инновационные приоритеты и практика технологической платформы модернизации молочной отрасли АПК: монография / А.Г. Храмцов. – Воронеж: Отдел полиграфии ФГБОУ ВПО ВГУИТ, 2015. – 260 с.

12. Храмцов А.Г. Технологический прорыв аграрно-пищевых инноваций молочного дела на примере универсального сельхоз сырья. Общие положения. Аграрно-пищевые инновации. 2018; 2(2):15-20. http://doi.org/10.31208/2618-7353-2018-1-2-15-20

13. Храмцов А.Г. Технологический прорыв аграрно-пищевых инноваций молочного дела на примере универсального сельхоз сырья. Гидролизаты лактозы. Аграрно-пищевые инновации. 2018; 3(3):14-19. http://doi.org/10.31208/2618-7353-2019-1-3-14-19

14. Храмцов А.Г. Технологический прорыв аграрно-пищевых инноваций молочного дела на примере универсального сельхоз сырья. Лактулоза. Аграрно-пищевые инновации. 2018; 4(4):22-31. http://doi.org/10.31208/2618-7353-2019-4-22-31

15. Abbadi, A. Selective Chemo-Catalytic Oxidation of Lactose and of Lactobionic Acid towards 1-Carboxylactulose (2-keto-Lactobionic Acid) / A. Abbadi [et. al.] // Appl. Catal. A: General. – 1997. – Vol. 156. – P. 105-115.

16. Agusti, R. Lactose derivatives are inhibitors of Trypanosoma cruzi trans-sialidase activity toward conventional substrates in vitro and in vivo / R. Agustí [et. al.] // J. Biol. Chem. – 2004. – P. 123-146.

17. Berardesca, E. Alpha-hydroxy acids modulate stratum corneum barrier function / E. Berardesca [et al.] // J. Dermatol. – 1997. – Vol. 137:934-8.

18. Gerling, K.-G. Large-scale production of lactobionic acid – use and new applications / K.-G. Gerling // International Dairy Federation Whey Proceedings of the second International Whey Conference, held in Chicago, USA, 27-29 Oct. 1997. – P. 251-261.

19. Roelfmma, W.A. Chemical reception’s reactions of lactose derivatives / W.A. Roelfmma, B.F. Kuster // Netherlands Milk Dairy J. – 1998. – № 42. – Р. 469-483.

20. Saarela, M. The effect of lactose derivatives lactulose, lactitol and lactobionic acid on the functional and technological properties of potentially probiotic Lactobacillus strains / M. Saarela, K. Hallamaa // International Dairy Journal. – 2003. – Vol. 13. – P. 291-302.

21. Timmermans, Whey: Proceedings of the 2nd Int'l Whey Conf., Int'l Dairy Federation, Chicago, October 1997. –P. 233-249.

22. US Patent No 5779939, C23F 11/00. Corrosion preventing composition comprising lactobionic acid amides / Solvay Deutschland GmbH (Hanover, DE). Prior Feb. 13, 1995. Pat. Jul. 14, 1998.

23. US Patent No 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.

24. US Patent No 10585524, A 23L 1/325. Meat based food product comprising lactobionic acid / Novozymes North America, Inc. Prior 07.07.2006. Publication 27.08.2009.

References

1. Gorlov, I.F. 100 innovacionnyh tekhnologij proizvodstva produktov zhivotnovodstva: monografiya / I.F. Gorlov. – M.: Vestnik RASKHN, 2013. – 399 s.

2. Gorlov, I.F. Innovacionnye agrarno-pishchevye tekhnologii, kak osnova razvitiya APK Rossii / I.F. Gorlov // Agrarno-pishchevye innovacii. – 2018. – № 1 (1). – S. 7-12.

3. Gricaeva, M.V. Issledovanie himiko-tekhnologicheskih zakonomernostej processa okisleniya laktozy s cel'yu razrabotki tekhnologii laktobionovoj kisloty: dis. … kand. tekhn. nauk: 05.18.04, 05.18.07 / Gricaeva Marina Vital'evna. – Stavropol': Severo-Kavkazskij gosudarstvennyj tekhnicheskij universitet, 2011. – 155 s.

4. ITS 45-2017 «Proizvodstvo napitkov, moloka i molochnoj produkcii». – M.: Byuro NDT, 2017. – 190 s.

5. Levitskaya, A.A. Organizacionnye i nauchno-tekhnicheskie predposylki kompleksnogo federal'nogo proekta po polucheniyu i primeneniyu vysokokachestvennoj laktozy – prirodnogo prebiotika zhivotnogo proiskhozhdeniya: doklad / A.A. Levitskaya, S.V. Anisimov, A.G. Hramcov, I.A. Evdokimov, G.S. Anisimov // Molekulyarno-geneticheskie i biotekhnologicheskie osnovy polucheniya i primeneniya sinteticheskih i prirodnyh biologicheski aktivnyh veshchestv (Narochanskie chteniya-11): mat. mezhdunar. nauch.-prakt. konf. – Minsk-Stavropol': BelGU, SKFU, 2017. – S. 238-243.

6. Lur'e, YU.YU. Spravochnik po analiticheskoj himii / YU.YU. Lur'e. – M.: Himiya, 1989. – 448 s.

7. Prodovol'stvennaya nezavisimost' Rossii / pod red. akademika RAN Gordeeva A.V. – M.: Tekhnologiya CD, 2016. – 1164 s.

8. Rukovodstvo k prakticheskim zanyatiyam po mikrobiologii / pod red. I.S. Egorova. – M.: MGU, 1995. – 37 s.

9. Ryabceva, S.A. Tekhnologiya laktulozy / S.A. Ryabceva. – M.: DeLi print, 2003. – 232 s.

10. Serov, A.V. Teoreticheskoe obosnovanie i ehksperimental'nye issledovaniya himiko-tekhnologicheskih problem polucheniya, opredeleniya i ispol'zovaniya laktozy i ee proizvodnoj laktulozy : dis. … d-ra tekhn. nauk: 05.18.04 / Serov Aleksandr Vladimirovich. – Stavropol', 2004. – 307 s.

11. Hramcov, A.G. Innovacionnye prioritety i praktika tekhnologicheskoj platformy modernizacii molochnoj otrasli APK: monografiya / A.G. Hramcov. – Voronezh: Otdel poligrafii FGBOU VPO VGUIT, 2015. – 260 s.

12. Hramcov A.G. Tekhnologicheskij proryv agrarno-pishchevyh innovacij molochnogo dela na primere universal'nogo sel'hozsyr'ya. Obshchie polozheniya. Agrian-and-food innovations. 2018; 2(2):15-20. (In Russ.) http://doi.org/10.31208/2618-7353-2018-1-2-15-20

13. Hramcov A.G. Tekhnologicheskij proryv agrarno-pishchevyh innovacij molochnogo dela na primere universal'nogo sel'hozsyr'ya. Gidrolizaty laktozy. Agrian-and-food innovations. 2018; 3(3):14-19. (In Russ.) http://doi.org/10.31208/2618-7353-2018-1-3-14-19

14. Hramcov A.G. Tekhnologicheskij proryv agrarno-pishchevyh innovacij molochnogo dela na primere universal'nogo sel'hozsyr'ya. Laktuloza. Agrian-and-food innovations. 2018; 4(4):22-31. (In Russ.) http://doi.org/10.31208/2618-7353-2018-4-22-31

15. Abbadi, A. Selective Chemo-Catalytic Oxidation of Lactose and of Lactobionic Acid towards 1-Carboxylactulose (2-keto-Lactobionic Acid) / A. Abbadi [et. al.] // Appl. Catal. A: General. – 1997. – Vol. 156. – P. 105-115.

16. Agusti, R. Lactose derivatives are inhibitors of Trypanosoma cruzi trans-sialidase activity toward conventional substrates in vitro and in vivo / R. Agustí [et. al.] // J. Biol. Chem. – 2004. – P. 123-146.

17. Berardesca, E. Alpha-hydroxy acids modulate stratum corneum barrier function / E. Berardesca [et al.] // J. Dermatol. – 1997. – Vol. 137:934-8.

18. Gerling, K.-G. Large-scale production of lactobionic acid – use and new applications / K.-G. Gerling // International Dairy Federation Whey Proceedings of the second International Whey Conference, held in Chicago, USA, 27-29 Oct. 1997. – P. 251-261.

19. Roelfmma, W.A. Chemical reception’s reactions of lactose derivatives / W.A. Roelfmma, B.F. Kuster // Netherlands Milk Dairy J. – 1998. – № 42. – Р. 469-483.

20. Saarela, M. The effect of lactose derivatives lactulose, lactitol and lactobionic acid on the functional and technological properties of potentially probiotic Lactobacillus strains / M. Saarela, K. Hallamaa // International Dairy Journal. – 2003. – Vol. 13. – P. 291-302.

21. Timmermans, Whey: Proceedings of the 2nd Int'l Whey Conf., Int'l Dairy Federation, Chicago, October 1997. –P. 233-249.

22. US Patent No 5779939, C23F 11/00. Corrosion preventing composition comprising lactobionic acid amides / Solvay Deutschland GmbH (Hanover, DE). Prior Feb. 13, 1995. Pat. Jul. 14, 1998.

23. US Patent No 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.

24. US Patent No 10585524, A 23L 1/325. Meat based food product comprising lactobionic acid / Novozymes North America, Inc. Prior 07.07.2006. Publication 27.08.2009.