CC BY
139
УДК 637.144.5
Белковая и липидная составляющая
коровьего, козьего молока и низколактозного напитка на козьем
молоке
Анцыперова Мария Александровна, аспирант
e-mail: anciperovamaria@mail.ru
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» (Университет ИТМО)
Арсеньева Тамара Павловна, доктор технических наук, профессор
e-mail: tamara-arseneva@mail.ru
Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Санкт-Петербургский национальный исследовательский университет информационных технологий, механики и оптики» (Университет ИТМО)
Аннотация. В работе произведён расчёт белковой и липидной составляющей для выбора основы молочного низколактозного напитка. Для сравнения белковой составляющей в продуктах, выявлены лимитирующие аминокислоты, определён коэффициент различия аминокислотного скора и рассчитана биологическая ценность продуктов. Для оценки липидной составляющей произведён расчёт коэффициента жирнокислотной сбалансированности по трём и пяти контрольным точкам. Коэффициент жирнокислотной сбалансированности, рассчитанный по трём контрольным точкам, включает в себя содержание насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот. Коэффициент жирнокислотной сбалансированности по пяти контрольным точкам, также учитывает содержание омега-3 и омега-6 жирных кислот.
Ключевые слова: пищевая промышленность, молочная промышленность, молоко, низколактозные продукты, белковая составляющая, липидная составляющая.
Введение
Рынок молока и молочной продукции, являясь одним из самых крупных сегментов пищевой промышленности, характеризуется большими объёмами производства и потребления [1]. Основным сырьём для производства молочных продуктов является коровье молоко. Однако молоко, полученное от других видов животных, например козье, не уступает ему по питательной ценности. Чтобы доказать это, проведён ряд исследований [2, 3, 4, 5, 6].
Исследование основы молочного низколактозного напитка
В рамках научно-исследовательской работы произведён расчёт белковой и липидной составляющей для выбора основы молочного низколактозного напитка. В качестве основы молочных низколактозных напитков предлагается использовать коровье или козье молоко.
Расчёт белковой составляющей
Белковую составляющую молочной основы можно проанализировать, сопоставляя аминокислотный состав каждого вида молока с аминокислотным составом «идеального белка» (таблица 1).
Таблица 1. Справочные данные «идеального» белка
Аминокислота Содержание, г / 100 г
ФАО / ВОЗ 1973 ФАО / ВОЗ 2007 ГОСТ 339332016 [7]
Валин (Val) 5,0 3,9 3,5
Гистидин (His) - 1,5 1,9 (только для детей)
Изолейцин (Ile) 4,0 3,0 2,8
Лейцин (Leu) 7,0 5,9 6,6
Лизин (Lys) 5,5 4,5 5,8
Метионин + цистеин (Met + Cys) 3,5 2,2 2,5
Треонин (Thr) 4,0 2,3 3,4
Триптофан (Trp) 1,0 0,6 1,1
Фенилаланин (Phe) 2,8 - 6,3
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) - 3,8 -
Продовольственный комитет Всемирной организации здравоохранения ФАО/ ВОЗ разработал аминокислотную шкалу, позволяющую определить минимальную потребность взрослого человека в незаменимых аминокислотах. Эту шкалу называют «идеальным белком». ГОСТ 33933 содержит справочные данные содержания незаменимых аминокислот в «сбалансированном белке» в соответствии с потребностями человека [7].
В качестве основы молочных низколактозных напитков предлагается использовать коровье или козье молоко. Данные содержания аминокислот в сравниваемых продуктах приведены из справочных таблиц [8], значения в г / 100 г белка пересчитаны в соответствии с массовой долей белка в сырье и представлены в таблице 2.
Таблица 2. Белковая составляющая молока
Содержание г / 100 г
Аминокислота продукта белка
коровье молоко козье молоко коровье молоко козье молоко
Валин (Val) 0,19 0,19 5,97 6,37
Гистидин (His) 0,09 0,11 2,81 3,50
Изолейцин (Ile) 0,19 0,17 5,91 5,73
Лейцин (Leu) 0,28 0,30 8,84 9,93
Лизин (Lys) 0,26 0,23 8,16 7,77
Метионин + цистеин (Met + Cys) 0,11 0,11 3,41 3,67
Треонин (Thr) 0,15 0,14 4,78 4,77
Триптофан (Trp) 0,05 0,04 1,56 1,40
Фенилаланин (Phe) 0,18 0,14 5,47 4,53
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) 0,36 0,24 11,22 8,03
В коровьем молоке содержится 3,2 % белка, в состав козьего молока входит 3,0 % белка. В коровьем молоке содержится больше изолейцина, лизина, треонина, триптофана, фенилаланина и тирозина. В козьем молоке больше таких аминокислот, как валин, гистидин, лейцин, метионин и цистеин.
Для расчёта аминокислотного скора в коровьем молоке сопоставлено содержание каждой незаменимой аминокислоты с её содержанием в «идеальном» белке. Рассчитанные данные представлены в виде таблицы 3.
Таблица 3. Расчёт белковой составляющей коровьего молока
Аминокислота Аминокислотный скор, %
ФАО / ВОЗ 1973 ФАО / ВОЗ 2007 ГОСТ 339332016
Валин (Val) 119,38 153,04 170,54
Гистидин (His) - 187,50 148,03
Изолейцин (Ile) 147,66 196,88 210,94
Лейцин (Leu) 126,34 149,89 134,00
Лизин (Lys) 148,30 181,25 140,63
Метионин + цистеин (Met + Cys) 97,32 154,83 136,25
Треонин (Thr) 119,53 207,88 140,63
Триптофан (Trp) 156,25 260,42 142,05
Фенилаланин (Phe) 195,31 - 86,81
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) - 295,23 -
Лимитирующими аминокислотами являются: метионин и цистеин при расчёте по данным ФАО/ВОЗ 1973 и фенилаланин при расчёте по данным ГОСТ 33933. При расчёте по данным ФАО/ВОЗ 2007 лимитирующих аминокислот не выявлено.
Для расчёта белковой составляющей козьего молока сопоставлено содержание каждой незаменимой аминокислоты с её содержанием в «идеальном» белке. Рассчитанные данные представлены в виде таблицы 4.
Таблица 4. Расчёт белковой составляющей козьего молока
Аминокислота Аминокислотный скор, %
ФАО / ВОЗ 1973 ФАО / ВОЗ 2007 ГОСТ 339332016
Валин (Val) 127,33 163,25 181,90
Гистидин (His) - 233,33 184,21
Изолейцин (Ile) 143,33 191,11 204,76
Лейцин (Leu) 141,90 168,36 150,51
Лизин (Lys) 141,21 172,59 133,91
Метионин + цистеин (Met + Cys) 104,76 166,67 146,67
Треонин (Thr) 119,17 207,25 140,20
Триптофан (Trp) 140,00 233,33 127,27
Фенилаланин (Phe) 161,90 - 71,96
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) - 211,40 -
При расчёте по данным ГОСТ 33933 лимитирующей является аминокислота фенилаланин. При расчёте по данным ФАО/ВОЗ лимитирующих аминокислот не выявлено. Аминокислотный скор коровьего и козьего молока представлен в
виде рисунка 1.
|||||||||
Рис. 1. Сравнение расчётных показателей аминокислотного скора коровьего и козьего молока
Произведено сравнение расчётных показателей, характеризующих качественный состав белкового компонента [9]. Данные представлены в таблице 5.
Таблица 5. Сравнение расчетных показателей
Показатель Значение
коровье молоко козье молоко
Массовая доля белка, % 3,2 3,0
Показатель Значение
коровье молоко козье молоко
Лимитирующие аминокислоты метионин + цистеин, фенилаланин фенилаланин
Коэффициент различия аминокислотного скора, % 48,65 30,90
Биологическая ценность, % 51,35 69,10
Расчёты выполнены по данным ФАО/ВОЗ 2007 г. Коэффициент различия аминокислотного скора коровьего молока составляет 48,65 %, козьего молока -30,90 %. Биологическая ценность козьего молока выше, чем коровьего и составляет 69,10 % против 51,35 %.
Расчёт липидной составляющей
Данные норм потребления липидов приведены на основании методических рекомендаций по рациональному питанию населения Российской Федерации, представлены в таблице 6 [10].
Таблица 6. Нормы потребления липидов для взрослого населения
Показатель Значение
Содержание жирных кислот, %:
Насыщенных (НЖК) 33,33 - 46,67
Мононенасыщенных (МНЖК) 33,33
Полиненасыщенных (ПНЖК) 20 - 33,33
Омега-3 16,67 - 26,67
Омега-6 3,33 - 6,67
Соотношение омега-3 : омега-6 5:2 - 8:1
Данные содержания жирных кислот в сравниваемых продуктах приведены из справочных таблиц [8], значения в г / 100 г липидов пересчитаны в соответствии с массовой долей жира в сырье. Содержание жирных кислот в коровьем и козьем молоке представлено в виде рисунка 2.
* 60
I—
о
5 50
Е
* 40
г
I 20
X гв
I. ю
о1
■ коровье молоко ■ козье молоко Рис. 2. Сравнение липидной составляющей коровьего и козьего молока
По справочным данным произведен расчёт коэффициента жирнокислотной
НЖК МНЖК ПНЖК Омега-3 Омега-б
сбалансированности по трём и пяти контрольным точкам. Данные расчёта представлены в таблице 7.
Таблица 7. Биологическая ценность липидной составляющей
Значение
Показатель продукт норма
молоко коровье молоко козье от до
Массовая доля жира 3,60 4,20 - -
Жирные кислоты г / 100 г липидов:
НЖК 59,72 62,86 33,33 46,67
МНЖК 29,44 27,14 33,33 33,33
ПНЖК 5,83 5,00 20,00 33,33
омега-3 0,83 1,90 16,67 26,67
омега-6 5,00 3,10 3,33 6,67
Коэффициент жирнокислотной сбалансированности:
i = 3 0,49 - 0,52 0,45 - 0,48 - -
i = 5 0,31 - 0,34 0,14 - 0,41 - -
Коэффициент жирнокислотной сбалансированности коровьего молока, рассчитанный по содержанию насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот, выше, чем у козьего, и составляет от 0,49 до 0,52. Коэффициент жирнокислотной сбалансированности козьего молока при данном расчёте составляет от 0,45 до 0,48. Коэффициент жирнокислотной сбалансированности молока при расчёте включающем содержание омега-3 и омега-6 жирных кислот составляет 0,31-0,34 для коровьего молока и 0,14-0,41 для козьего молока.
Таким образом, для расширения ассортимента низколактозной продукции по результатам расчёта белковой и липидной составляющих в качестве основы напитков выбрано козье молоко.
Исследование полученного продукта
Общая характеристика способа производства низколактозного напитка соответствует традиционной технологии производства питьевого молока, отличается необходимостью подготовки наполнителя и проведением ферментативного гидролиза. Молочный низколактозный напиток получают путем гомогенизации, пастеризации, охлаждения, внесения ферментного препарата Лактазис 6500К, проведения ферментативного гидролиза лактозы при выдерживании смеси при слабом перемешивании при температуре 40±2°С, последующем подогреве полученного низколактозного молока до температуры 40-45°С, отделения 25 % молока для активации стабилизатора агара пищевого и гидратирования растительных компонентов - овсяной и миндальной муки - при температуре 90±2°С с выдержкой 15 минут, составления смеси с оставшимися 75 % низколактозного молока, перемешивания полученной смеси при температуре 40-45°С в течение 2 ч, охлаждения до 4±2°С и розлива. Подготовка растительных компонентов заключается в их просеивании, составлении смеси со стабилизатором и низколактозным молоком, которое вносят в основную массу низколактозного молока в соотношении 1 : 3.
В рамках научно-исследовательской работы произведён расчёт белковой и липидной составляющей разработанных молочных напитков. Состав низколактоз-ных напитков, для которых производился расчёт, представлен в таблице 8.
Таблица 8. Состав напитков
Компоненты рецептуры Образец 1 Образец 2 Образец 3
Молоко козье, кг 94,99 94,99 94,99
Препарат Лактазис 6500К, кг 0,08 0,08 0,08
Агар пищевой, кг 0,19 0,19 0,19
Мука овсяная, кг 4,74 - 2,37
Мука миндальная, кг - 4,74 2,37
ИТОГО 100,0 100,0 100,0
Расчёт белковой составляющей
Расчёт белковой составляющей низколактозных напитков производят аналогично расчёту основы напитков. Данные содержания аминокислот в сравниваемых напитках рассчитаны в соответствии с рецептурой по данным из справочных таблиц [8], значения в г / 100 г белка пересчитаны в соответствии с массовой долей белка в каждом из компонентов рецептуры и представлены в таблице 9.
Таблица 9. Белковая составляющая напитков
Аминокислота Содержание г / 100 г белка
образец 1 образец 2 образец 3
Валин (Val) 6,34 6,29 6,31
Гистидин (His) 3,43 3,45 3,44
Изолейцин (Ile) 5,64 5,62 5,63
Лейцин (Leu) 9,78 9,76 9,77
Лизин (Lys) 7,56 7,50 7,53
Метионин + цистеин (Met + Cys) 3,68 3,66 3,67
Треонин (Thr) 4,68 4,65 4,67
Триптофан (Trp) 1,40 1,36 1,38
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) 4,57 4,56 4,57
Валин (Val) 8,07 8,02 8,05
Образец №1, содержащий в своём составе овсяную муку, лидирует по содержанию всех аминокислот, кроме гистидина. Содержание гистидина больше в образце №2, содержащем миндальную муку.
Для расчёта аминокислотного скора сопоставлено содержание каждой незаменимой аминокислоты в коровьем молоке с её содержанием в «идеальном» белке. Рассчитанные данные представлены в виде таблицы 10.
Таблица 10. Аминокислотный скор
Аминокислота Аминокислотный скор, %
образец 1 образец 2 образец 3
Валин (Val) 162,48 161,21 161,85
Гистидин (His) 228,91 229,80 229,35
Изолейцин (Ile) 188,01 187,23 187,62
Лейцин (Leu) 165,71 165,46 165,58
Аминокислота Аминокислотный скор, %
образец 1 образец 2 образец 3
Лизин (Lys) 167,95 166,61 167,28
Метионин + цистеин (Met + Cys) 167,37 166,31 166,84
Треонин (Thr) 203,66 202,18 202,92
Триптофан (Trp) 233,49 227,16 230,33
Фенилаланин + тирозин (Phe + Tyr) 212,29 211,14 211,71
При расчёте всех рецептур по данным ФАО/ВОЗ 2007 лимитирующих аминокислот не выявлено. Аминокислотный скор низколактозных напитков представлен в виде рисунка 3.
Рис. 3. Сравнение расчетных показателей аминокислотного скора низколактозных напитков
Произведено сравнение расчётных показателей, характеризующих качественный состав белкового компонента [9]. Данные представлены в таблице 11.
Таблица 11. Сравнение расчетных показателей
Показатель Значение
образец 1 образец 2 образец 3
Массовая доля белка, % 3,32 3,73 3,53
Лимитирующие аминокислоты - - -
Коэффициент различия аминокислотного скора, % 29,73 29,58 29,65
Биологическая ценность, % 70,27 70,42 70,35
Расчёты выполнены по данным ФАО ВОЗ 2007. Коэффициент различия аминокислотного скора находится в пределах от 29,58 % до 29,73 %. Биологическая ценность составляет от 70,27 % до 70,42 %.
Расчёт липидной составляющей
Расчёт липидной составляющей низколактозных напитков производят аналогично расчёту основы напитков. Данные содержания жирных кислот в сравниваемых напитках рассчитаны в соответствии с рецептурой по данным из справочных таблиц [8], значения в г / 100 г липидов пересчитаны в соответствии с массовой долей жира в каждом из компонентов рецептуры. Содержание жирных кислот в низколактозных напитках представлено в виде рисунка 4.
нжк мнжк пнжк
Рис. 4. Сравнение липидной составляющей напитков
По справочным данным произведен расчёт коэффициента жирнокислотной сбалансированности по трём контрольным точкам. Данные расчёта представлены в таблице 12.
Таблица 12. Биологическая ценность липидной составляющей
Значение
Показатель продукт норма
образец 1 образец 2 образец 3 от до
Массовая доля жира 4,28 6,72 5,50 - -
Жирные кислоты г / 100 г липидов:
НЖК 60,47 60,12 60,30 33,33 46,67
МНЖК 27,40 28,80 28,10 33,33 33,33
ПНЖК 6,66 5,80 6,23 20,00 33,33
Коэффициент жирнокислотной сбалансированности:
i = 3 0,50-0,53 0,49-0,52 0,50-0,53 - -
Коэффициент жирнокислотной сбалансированности низколактозных напитков, рассчитанный по содержанию насыщенных, мононенасыщенных и полиненасыщенных жирных кислот составляет от 0,49 до 0,53.
Заключение
Для расширения ассортимента низколактозной продукции по результатам расчёта белковой и липидной составляющих, в качестве основы напитков выбрано
козье молоко. Разработан состав и изучено влияние технологических факторов на свойства молочных низколактозных напитков.
Образец, содержащий в своём составе овсяную муку лидирует по содержанию всех аминокислот, кроме гистидина. Содержание гистидина больше в образце, содержащем миндальную муку. Коэффициент различия аминокислотного скора в молочных низколактозных напитках находится в пределах от 29,58% (в образце, содержащем миндальную муку) до 29,73% (в образце, содержащем овсяную муку). Биологическая ценность составляет от 70,27% (в образце, содержащем овсяную муку) до 70,42% (в образце, содержащем миндальную муку).
Литература:
1. David M. Barbano, (2017). A 100-Year Review: The production of fluid (market) milk. Journal of Dairy Science, vol. 100, Issue 12, pp. 9894-9902.
2. J. Miocinovic, Z. Miloradovic, M. Josipovic, et al. (2016). Rheological and textural properties of goat and cow milk set type yoghurts. International Dairy Journal, vol. 58, pp. 43-45.
3. Jacieny Janne Leite Gomes, Andreza Moraes Duarte, Ana Sancha Malveira Batista, et al. (2013). Physicochemical and sensory properties of fermented dairy beverages made with goat's milk, cow's milk and a mixture of the two milks. LWT - Food Science and Technology, vol. 54, Issue 1, pp. 18-24.
4. Laura Sanz Ceballos, Eva Ramos Morales, Gloriade la Torre Adarve, et al. (2009). Composition of goat and cow milk produced under similar conditions and analyzed by identical methodology. Journal of Food Composition and Analysis, vol. 22, Issue 4, pp. 322-329.
5. J. M. Jandal, (1996). Comparative aspects of goat and sheep milk. Small Ruminant Research, vol. 22, Issue 2, pp. 177-185.
6. Alison J. Hodgkinson, Olivia A. M. Wallace, Irina Boggs, et al. (2018). Gastric digestion of cow and goat milk: Impact of infant and young child in vitro digestion conditions. Food Chemistry, vol. 245, pp. 275-281.
7. ГОСТ 33933-2016. Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси белковые композитные сухие. Общие технические условия. - Введ 01.01.2018. - М. : Стандартинформ, 2016. - 12 с. - (Межгосударственный стандарт).
8. Химический состав пищевых продуктов. Кн. 2: Справочные таблицы содержания аминокислот, жирных кислот, витаминов, макро- и микроэлеменов, органических кислот и углеводов / под ред. И.М. Скурихина, М.Н. Волгаре-ва. - 2-е изд., перераб и доп. - М.: Агропромиздат, 1987. - 360 с.
9. Надточий, Л.А. Инновации в биотехнологии. Ч. 2. Пищевая комбинаторика: Учебно-методическое пособие / Л.А. Надточий, О.Ю. Орлова. - СПб.: НИУ ИТМО; ИХиБТ, 2014. - 43с.
10. МР 2.3.1.2432-08. Рациональное питание. Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. - Введ. 18.12.2008. - М. : Минздрав России, 2008. - 39 с.
References:
1. David M. Barbano, (2017). A 100-Year Review: The production of fluid (market) milk. Journal of Dairy Science, vol. 100, Issue 12, pp. 9894-9902.
2. J. Miocinovic, Z. Miloradovic, M. Josipovic, et al. (2016). Rheological and textural properties of goat and cow milk set type yoghurts. International Dairy Journal, vol. 58, pp. 43-45.
3. Jacieny Janne Leite Gomes, Andreza Moraes Duarte, Ana Sancha Malveira Batista, et al. (2013). Physicochemical and sensory properties of fermented dairy beverages made with goat's milk, cow's milk and a mixture of the two milks. LWT - Food Science and Technology, vol. 54, Issue 1, pp. 18-24.
4. Laura Sanz Ceballos, Eva Ramos Morales, Gloriade la Torre Adarve, et al. (2009). Composition of goat and cow milk produced under similar conditions and analyzed by identical methodology. Journal of Food Composition and Analysis, vol. 22, Issue 4, pp. 322-329.
5. J. M. Jandal, (1996). Comparative aspects of goat and sheep milk. Small Ruminant Research, vol. 22, Issue 2, pp. 177-185.
6. Alison J. Hodgkinson, Olivia A. M. Wallace, Irina Boggs, et al. (2018). Gastric digestion of cow and goat milk: Impact of infant and young child in vitro digestion conditions. Food Chemistry, vol. 245, pp. 275-281.
7. GOST 33933-2016. Produkty dieticheskogo lechebnogo i dieticheskogo profilakticheskogo pitaniya. Smesi belkovye kompozitnye suhie. Obshchie tekhnicheskie usloviya. - vved 01.01.2018. [Products of dietary therapeutic and preventive dietary nutrition. Dry composite protein mixtures. General specifications. - entered on 01.01.2018], Moscow: Standartinform, 2016. 12 p. - (Interstate standard). (in Russian)
8. Himicheskij sostav pishchevyh produktov: Kniga 2: Spravochnye tablicy soderzhaniya aminokislot, zhirnyh kislot, vitaminov, makro- i mikroelemenov, organicheskih kislot i uglevodov. [The chemical composition of food products: Book 2: Reference tables for the content of amino acids, fatty acids, vitamins, macro- and microelements, organic acids and carbohydrates]. Moscow: VO Agropromizdat, 1987. 360 p. (in Russian)
9. Innovacii v biotekhnologii. Chast' 2. Pishchevaya kombinatorika: Uchebno-metodicheskoe posobie. [Innovations in biotechnology. Part 2. Food combinatorics: educational-methodical manual]. SPb.: NRU ITMO, 2014. 43 p. (in Russian)
10. MR 2.3.1.2432-08. Racional'noe pitanie. Normy fiziologicheskih potrebnostej v energii i pishchevyh veshchestvah dlya razlichnyh grupp naseleniya Rossijskoj Federacii. Metodicheskie rekomendacii. - vved 18.12.2008. [MR 2.3.1.2432-08. Balanced diet. Norms of physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation. Guidelines. - introduced December 18, 2008]. Moscow: Ministry of Health of Russia, 2008. 39 p. (in Russian)
Comparison of protein and lipid components of cow's and goat's milk, and low-lactose beverages from goat milk
Antsyperova Maria Aleksandrovna, Graduate Student
e-mail: anciperovamaria@mail.ru
Saint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO University)
Arsenyeva Tamara Pavlovna, Doctor of Sciences (Technics), Professor
e-mail: tamara-arseneva@mail.ru
Saint Petersburg National Research University of Information Technologies, Mechanics and Optics (ITMO University)
Abstract. In this work, the protein and lipid component were calculated in order to select the base of a low-lactose milk beverages. In order to compare protein components of products, the limiting amino acids, Amino Acid Difference Coefficient and the biological value of beverages were identified. Fatty acid balance ratio was calculated by three and five control points to assess the lipid component. The fatty acid balance ratio calculated by three control points included saturated, monounsaturated and polyunsaturated fatty acids. The fatty acid balance ratio calculated by five control points also included omega-3 and omega-6 fatty acids.
Keywords: food industry, dairy industry, milk, low-lactose products, protein component, lipid component.
