Биохимические основы производства молочных продуктов

Размещено на http://www.allbest.ru/

1. Биохимические основы производства детских молочных продуктов

1.1 Состав и свойства женского молока

При разработке ассортимента и рецептур молочных продуктов для детского питания за эталон принимают женское молоко. По составу оно отличается от молока сельскохозяйственных животных (ближе всего к нему кобылье молоко). Основное сырье при производстве детских молочных продуктов - коровье молоко, поэтому необходимо знать отличие его состава от состава женского молока (табл. 2).

Таблица 2. Сравнительная характеристика женского и коровьего молока

Белков в женском молоке в 3 - 3,5 раза меньше, чем в коровьем, углеводов почти в 1,6 раза больше, содержание жира примерно одинаково, минеральных веществ в 3 раза меньше (пониженное содержание солей и белков обусловливает низкую кислотность и буферную емкость женского молока). Имеются и качественные различия отдельных составных частей молока.

Женское молоко содержит около 1,0% белков. В коровьем молоке преобладает казеин (около 80%), в женском молоке, относящемся к альбуминовому типу, - сывороточные белки (около 65%). От соотношения белковых фракций зависит характер белкового сгустка, образующегося в желудке ребенка под действием сычужного фермента. При свертывании женского молока белки выпадают в виде мелких хлопьев. Поэтому они легче перевариваются и усваиваются, чем белки коровьего молока, которые образуют плотный, труднодоступный для воздействия желудочного сока сгусток. Образованию плотного сгустка из коровьего молока способствуют также более крупный размер казеиновых частиц (80 нм по сравнению с 42 нм в женском молоке) и повышенное содержание в нем солей кальция.

При этом имеются отличия фракционного состава казеина - в коровьем молоке преобладают a_s- и в-казеины, в женском - в-казеин. Основным сывороточным белком коровьего молока является в-лактоглобулин, женского молока - б-лактальбумин и иммуноглобулины .

Белки женского молока содержат, по сравнению с белками коровьего молока, больше незаменимых аминокислот, которые находятся в наиболее благоприятных для грудного ребенка соотношениях.

Жир женского молока более тонко диспергирован, чем жир коровьего. Размер жировых шариков женского молока колеблется от 0,5 до 5 мкм. В жире женского молока содержится меньше высокоплавких триглицеридов и больше легкоплавких, чем в жире коровьего. Все это способствует лучшему всасыванию, расщеплению и усвоению жира организмом ребенка. Различен жирнокислотный состав молочного жира. Жир женского молока содержит в 1,5 - 2 раза больше ненасыщенных кислот, чем жир коровьего. В жире женского молока гораздо больше незаменимых полиненасыщенных жирных кислот. Так, линолевой кислоты в нем в 5--10 раз больше, чем в жире коровьего молока. Он содержит очень важную для детского организма арахидоновую кислоту, которой почти нет в жире коровьего молока.

Женское молоко, в отличие от коровьего, содержит больше молочного сахара (около 6%). Но, наряду с молочным сахаром, в нем представлены более сложные олигосахариды (0,3 - 1%), стимулирующие рост бифидобактерий. Бифидобактерии играют важную роль в развитии детского организма, предотвращая размножение гнилостных и патогенных бактерий в кишечнике.

Минеральных веществ в женском молоке почти в 3 раза меньше, чем в коровьем, в том числе в нем в 3 - 4 раза меньше кальция, магния, натрия, в 6 раз меньше фосфора и т. д. Женское молоко значительно богаче коровьего микроэлементами - железом, медью, йодом и др.

Женское молоко значительно богаче коровьего витаминами А, Е, С, РР, но беднее витаминами В,, В₂, В₆, В₁₂ и биотином.

Для женского молока характерна высокая активность гидролитических ферментов - липазы, амилазы, протеазы (грудной ребенок имеет слабую ферментную систему, ферменты молока матери помогают ему в переваривании пищи). Оно содержит также во много раз больше лизоцима и лактоферрина (содержание которых составляет 39 и 150 мг на 100 мл), которые вместе с иммуноглобулином и другими бактерицидными веществами обусловливают высокие антибактериальные свойства женского молока.

1.2 Методы приближения молочных смесей к женскому молоку

В целях приближения, или адаптации (от лат. adaptare - приспособлять), коровьего молока к составу женского молока в смесях необходимо снизить количество белков, изменить соотношение белковых фракций, минеральных веществ, повысить содержание полиненасыщенных жирных кислот, витаминов и других компонентов.

При использовании коровьего молока для выработки продуктов детского питания необходимо, в первую очередь, изменить характер свертывания казеина, который зависит от концентрации белка, его дисперсности и содержания солей кальция. Для смягчения сычужного сгустка при выработке сухих молочных продуктов из смеси частично удаляют ионы кальция путем внесения цитратов натрия и калия, разбавляют их мукой и т. д.

Для модификации белкового и минерального состава смесей в настоящее время широко применяют молочную сыворотку. Так, при выработке продукта «Виталакт» и др. применяют сухие гуманизированные добавки (СГД-2), которые снижают в смеси общее количество белков и обеспечивают соотношение казеина и сывороточных белков, равное 65:35 или 50:50. Перспективно также использовать для производства молочных продуктов концентраты сывороточных белков, выделенных из молочной сыворотки с помощью ультрафильтрации (КГД-УФ, СГД-УФ и др.).

Для повышения биологической ценности жира к молочным смесям добавляют растительные масла, богатые полиненасыщенными жирными кислотами. В нашей стране для этой цели используют растительные масла (25% общего количества жира) - кукурузное, подсолнечное, соевое, оливковое, кокосовое и др. Введение растительных масел способствует сбалансированности смесей по линолевой кислоте (составляющей 15% суммы жирных кислот) и позволяет увеличить содержание токоферолов (витамин Е) и фосфолипидов. Для эмульгирования молочно-жировых смесей следует проводить двухступенчатую гомогенизацию (размер жировых шариков должен быть 1 - 2 мкм).

Содержание углеводов в молочной смеси до его уровня в женском молоке доводят, внося лактозу, сахарозу, глюкозу и др. Вместе с тем, углеводы молочных смесей должны обладать оптимальными свойствами для активного развития бифидофлоры в кишечнике детей. В качестве стимуляторов развития бифидобактерии в нашей стране широко используют углеводные препараты - солодовые экстракты, лакто-лактулозу (содержащую 50% лактозы и 50% лактулозы), в-лактозу.

Витаминный состав молочных смесей приближают к необходимому, вводя в них масляные эмульсии витаминов A, D и Е, а также препараты витаминов группы В (В,, РР, В₃, В₆ и др.) и аскорбиновую кислоту, вносимых перед сушкой молочной основы. При тепловой обработке молочной основы (пастеризация, сгущение, сушка) количество некоторых витаминов в ней значительно снижается, что необходимо учитывать при производстве молочных продуктов детского питания.

Известно, что коровье молоко имеет, по сравнению с женским молоком, значительно меньше защитных факторов. Поэтому в последние годы при производстве некоторых кисломолочных продуктов («Биолакт» и др.) стали вносить в молочную смесь фермент лизоцим, выделенный из куриных яиц и обладающий антимикробным действием, а также бифидобактерии. Для этой цели выпускают специальные биологически активные добавки (БАД) разных видов.

2. Физико-химические процессы при производстве молочно-белковых концентратов и молочного сахара

2.1 Молочно-белковые концентраты

Казеин

Технический и пищевой казеин вырабатывают из обезжиренного молока. Технический казеин используют в бумажном производстве, для получения клея, красок и т. д. Пищевой казеин в виде казеинатов широко применяют в производстве молочных и других пищевых продуктов.

В зависимости от способа коагуляции из обезжиренного молока казеин подразделяют на кислотный и сычужный. Наиболее распространенным способом получения пищевого казеина является способ кислотной коагуляции. Коагуляция казеина может осуществляться под действием молочной кислоты, образующейся в результате молочнокислого брожения лактозы, и зерненым способом (казеин осаждается кислой сывороткой кислотностью 180 ^оТ). Разработана технология казеина непрерывным способом с использованием в качестве коагулянта соляной кислоты. Также выпускается пищевой казеин молочнокислый ферментированный, представляющий собой частично расщепленный белок. Ферментацию казеина осуществляют, в основном, при производстве ферментированного казеината натрия. молоко детский смесь белковый

Важными показателями качества казеина, особенно технического, являются кислотность и содержание в нем золы, от которых зависят растворимость и влагоудерживающая способность казеина. Основной компонент золы казеина - кальций.

В кислотном казеине содержание кальция (золы) ниже, чем в сычужном. Это объясняется различиями в механизме коагуляции казеина.

Снижению зольности казеина способствуют постановка однородного зерна размером 3 - 5 мм и дополнительная выдержка его в сыворотке в течение 2 - 3 ч. Зольность и кислотность казеина зависят от тщательности промывки - чем лучше промыт казеин, тем выше его качество. При выработке технического казеина рекомендуется промывать зерно водой, подкисленной серной кислотой до 2 - 2,5°Т.

Наряду с кислотностью и содержанием золы растворимость казеина обусловлена режимом сушки.

Казеинат натрия

Пищевой казеинат натрия получают, растворяя кислотный казеин (сухой или свежеосажденный) в гидроксиде натрия с последующей сушкой полученных коллоидных растворов Казеинаты обладают высокими функциональными свойствами и широко используются в различных отраслях пищевой, мясной и молочной промышленности - в производстве колбас, хлебных и крупяных изделий, в качестве стабилизатора структуры мороженого, сметаны, йогурта, кремов, пудингов и т. д.

Основная операция, определяющая качество казеинатов, - распыление их перед сушкой. Растворы казеинатов имеют высокую вязкость, что затрудняет процесс распыления. Вязкость растворов казеинатов зависит от концентрации, рН и температуры. Растворы казеината имеют оптимальную вязкость, позволяющую проводить операции перемешивания и распыления, при концентрации сухих веществ 18 - 20%, рН 6,6 - 6,9 и температуре 75 - 80°С.

Казецит и копреципитат

Казецит (цитратный казеинат) получают путем растворения казеина-сырца в смеси цитратов и гидрокарбоната натрия. Казецит содержит много белка и мало лактозы , сбалансирован по минеральному составу (калию, натрию, при невысоком количестве кальция и фосфора). Казецит используют для получения лечебных сухих молочных смесей «Энпиты» и низколактозных смесей.

Копреципитаты получают из обезжиренного молока (или смеси обезжиренного молока и пахты) путем совместного осаждения казеина и сывороточных белков при одновременном действии высоких температур и коагулянта (хлорида кальция или кислоты). Комплексное осаждение белков позволяет увеличить степень использования белковых веществ молока и повысить биологическую ценность продукта (за счет улучшения сбалансированности незаменимых аминокислот, особенно серосодержащих).

Основной физико-химический процесс, определяющий качество копреципитатов, - процесс осаждения казеина и сывороточных белков. В зависимости от требуемого количества в копреципитате кальция, белки осаждают с помощью термокальциевой или термокислотной коагуляции.

При получении пищевых высококальциевых копреципитатов (с содержанием 2,7 - 3,1% кальция) используют в качестве коагулянта хлорид кальция, а для выработки копреципитата с низким количеством кальция (0,5 - 1,0%) - соляную кислоту или кислую сыворотку. В целях получения растворимых копреципитатов полученный сгусток диспергируют в растворе гидроксида натрия.

Растворимые высоко- и низкокальциевые копреципитаты с разной водосвязывающей и эмульгирующей способностью широко применяют в молочной, мясной, хлебопекарной и других отраслях пищевой промышлености.

Концетраты сывороточных белков

Концентраты сывороточных белков получают с помощью ультрафильтрации или диафильтрации (полученный концентрат разбавляют водой и повторно фильтруют, чтобы удалить лактозу и минеральные вещества). Ультрафильтрация позволяет выделить из сыворотки белки в неденатурированном нативном состоянии, что повышает их растворимость и биологическую ценность. К ним относят концентрат КСБ-УФ и растворимый сывороточный белок РСБ, широко используемые как белковые добавки при производстве детских молочных продуктов.

Методами ультрафильтрации и диафильтрации также вырабатывают молочно-белковые добавки (ДМБ) из пастеризованного обезжиренного молока и пахты. Их выпускают жидкими (с содержанием белка от 14,5 до 19,5%) и сухими с количеством белка от 60 до 80%. Молочно-белковые добавки успешно применяют в молочной и мясной промышленности.

2.2 Молочный сахар

Молочный сахар (рафинированный, сахар-сырец, пищевой) используют в различных отраслях промышленности.

Рафинированный молочный сахар используют при получении медицинских препаратов и лактолактулозы для продуктов детского питания, сахар-сырец - в производстве антибиотиков, пищевой - при выработке сгущенного молока, сухого молока для детей грудного возраста, изготовления кондитерских изделий и т. д.

Молочный сахар вырабатывают из подсырной, творожной и казеиновой сыворотки. От качества используемой сыворотки (кислотность, содержание лактозы, белков, минеральных солей) зависят чистота и выход молочного сахара. Основные физико-химические процессы при выработке молочного сахара - очистка сыворотки от несахаров и кристаллизация лактозы.

Несахара (жир, белки, минеральные вещества, пигменты) снижают качество молочного сахара и затрудняют ведение технологического процесса.

Для предупреждения пороков вкуса и цвета молочного сахара под-сырную сыворотку следует подкислять до кислотности не выше 35°Т (при использовании кислой творожной сыворотки ее раскисляют).

Белки из сыворотки можно удалить также методом тепловой коагуляции с внесением раствора хлорида кальция. Наиболее совершенным методом выделения белков (с сохранением их натуральных свойств) является метод ультрафильтрации.

Исходную сыворотку можно деминерализовать (обессолить) с помощью ионообмена на смолах, например, при обработке на катионите КУ-2 и анионите АВ-16.

Список литературы

1. Горбатова К.К. Биохимия молока и молочных продуктов. - 3-е изд., перераб. и доп. - СПб.: ГИОРД, 2001. - 320 с.: ил.

2. Инихов Г.С. Биохимия молока и молочных продуктов. М.: Пищевая промышленность, 1970. - 317 с. (Учебник для техникумов молочной промышленности).

Размещено на Allbest.ru