CC BY
64
УДК 612.397.82 DOI 10.24411/2311-6447-2020-10058
Концентрированные формы пищевых веществ на основе молочной сыворотки: показатели биологической безопасности
Concentrated forms of nutrients based on whey: biological safety indicators
Аспирант Г.С. Тихонов, аспирант Н.А. Кондратьева, профессор И.А. Глотова (Воронежский государственный аграрный университет имени императора Петра I) кафедра технологии хранения и переработки сельскохозяйственной продукции, тел. 8 (473)253-87-97 (1175) E-mail: glotova-irina@yandex.ru
Postgraduate student G.S. Tihonov, postgraduate student N.A. Kondrateva, Professor I.A. Glotova
(Voronezh State Agrarian University named after Emperor Peter the Great) chair of technology of storage and processing of agricultural products, tel. 8 (473) 253-87-97 (1175) E-mail: glotova-irina@yandex.ru
Реферат. Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыра, творога или казеина. Молочную сыворотку применяют при производстве мягкого сыра рикотта из козьего молока, а также для производства коричневых сыров. Однако нативная молочная сыворотка имеет ограниченное коммерческое применение из-за низкой хранимоспособности. Перспективным подходом является получение концентрированных форм молочной сыворотки с низкими показателями активности воды, например, концентратов и изолятов сывороточных белков. Цель работы - апробация концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80 в качестве основы для производства сухих белковых смесей, аналогичных по назначению продуктам по ГОСТ 33933 «Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси белковые композитные сухие». В качестве основы при разработке рецептуры сухой белковой смеси использовали концентрат сывороточного белка КСБ-УФ-80 производства АО «Молвест», г. Калач. Опытная партия экспериментальной смеси была выработана в производственных условиях ООО «Доктор Хоффман», г. Воронеж. Физико-химические показатели выработанного продукта: массовая доля влаги - 8 %; белок - 42,5 %; жир - 20,2 %; кислотность -22,6 °Т. При оценке показателей биологической безопасности сухой белковой смеси использовали стандартные, арбитражные и общепринятые методики. Установлено, что обработка нативной молочной сыворотки методами ультра- и микрофильтрации с последующей распылительной сушкой позволяет получать основу для сухих белковых смесей, которые соответствуют требованиям биологической безопасности по комплексу показателей. В связи с этим концентрат сывороточных белков КСБ-УФ-80 может быть рекомендован для производства сухих белковых смесей, аналогичных по назначению продуктам по ГОСТ 33933 «Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси белковые композитные сухие». Целевой рынок - дети дошкольного и школьного возраста, в том числе в организованных коллективах, люди пожилого возраста, потребители, стремящиеся вести здоровый образ жизни и употреблять здоровое питание, люди, проживающие в неблагоприятных экологических условиях.
Summary. Whey is a by-product of the production of cheese, cottage cheese or casein. Whey is used in the production of soft ricotta cheese from goat's milk, as well as in the production of brown cheeses. However, native whey has limited commercial use. A significant problem is the low storage capacity of native whey. To solve this problem, a promising approach is to obtain concentrated forms of whey with low water activity, for example, concentrates and isolates of whey proteins. The aim of the work is to test the serum protein concentrate KSB - UV-80 as a basis for the production of dry protein mixtures similar in purpose to products according to GOST 33933 "products of dietary therapeutic and dietary preventive nutrition. Dry protein composite mixtures". As a basis for the development of the dry protein mixture formulation, we used whey protein concentrate KSB-UV-80 produced by JSC "Molvest", Kalach. A pilot batch of
© Г.С. Тихонов, H.A. Кондратьева, И.А. Глотова, 2020
the experimental mixture was developed under the production conditions of Doctor Hoffman LLC, Voronezh. According to physical and chemical parameters, the developed product was characterized by the following indicators: mass fraction of moisture - 8%; protein - 42.5%; fat - 20.2%; acidity - 22.6%. When assessing the biological safety indicators of a dry protein mixture, standard, arbitration and generally accepted methods were used. It has been established that the processing of native whey by ultra - and microfiltration methods followed by spray drying allows you to get the basis for dry protein mixtures that meet the requirements of biological safety in terms of a set of indicators. In this regard, the concentrate of whey proteins KSB-UV-80 can be recommended for the production of dry protein mixtures similar in purpose to products according to GOST 33933 "products of dietary therapeutic and dietary preventive nutrition. Dry protein composite mixtures". The target market is children of preschool and school age, including those in organized groups, the elderly, consumers who want to lead a healthy lifestyle and eat a healthy diet, people living in unfavorable environmental conditions.
Ключевые слова: концентрат сывороточного белка, сухая белковая смесь, ультра- и микрофильтрация, токсичные элементы, пестициды, антибиотики, микробиологические показатели.
Key words: whey protein concentrate, dry protein mixture, ultra- and microfiltration, toxic elements, pesticides, antibiotics, microbiological indicators.
Молочная сыворотка является побочным продуктом при производстве сыра, творога или казеина и имеет некоторые коммерческие применения. Применяется при производстве мягкого сыра рикотта из козьего молока, а также для производства коричневых сыров [1]. Она выступает добавкой в рецептурно-компонентном составе многочисленных пищевых продуктов, например, применяется при выпечке хлеба, крекеров, кондитерских изделий, а также в составе кормов для животных.
В то же время, количество продукции, напрямую производимой из нее, достаточно невелико, невзирая на положительные органолептические качества и состав нутриентов. Сыворотка характеризуется значительной пищевой ценностью, в нее может переходить до половины сухих веществ молока, до 95 % лактозы, 20 % белков и 10 % молочного жира [2].
Отдельную нишу занимают разработки по профилактически-оздоровительному питанию, в частности, в контексте выведения токсинов из организма, снижения уровня холестерина, коррекция иммуноглобулинов, поддержания ферментативных функций, а также способна выводить соли тяжелых металлов и избавлять от излишней жидкости [3]. Молочная сыворотка является уникальным источников сывороточных белков, минеральных веществ, витаминов и других ценных компонентов. При этом установлено, что сывороточные белки обладают анти-оксидантным действием [4], а также высокой биодоступностью ввиду усвояемости белков молочной сыворотки, которая исключительно высока.
Существенной проблемой является низкая хранимоспособность нативной молочной сыворотки [5]. Для ее решения перспективным подходом является получение концентрированных форм молочной сыворотки с низкими показателями активности воды (Aw), например, концентрат сывороточного белка КСБ-80 [6]. К одним из инновационных ресурсосберегающих технологий относится концентрирование мембранными способами, например, такими как ульта- и микрофильтрация [7, 8].
Цель работы - апробация концентрата сывороточных белков КСБ-УФ-80 в качестве основы для производства сухих белковых смесей, аналогичных по назначению продуктам по ГОСТ 33933 «Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси белковые композитные сухие».
В качестве основы при разработке рецептуры сухой белковой смеси использовали концентрат сывороточного белка КСБ-УФ-80 производства АО «Молвест», г. Калач. Блок-схема производства КСБ представлена на рисунке. Характеристика органолептических и физико-химических показателей КСБ-УФ-80 представлена в табл. 1 и 2.
Рисунок. Исходный, промежуточные и конечные продукты при переработке подсыр-ной сыворотки методами ультра- и микрофильтрации с получением сухого концентрата сывороточного белка, МКО - микроорганизмы [9]
Таблица 1
Органолептические характеристики КСБ-УФ-80 [10]
Показатель Характеристика
Вкус и запах Чистый, сывороточный, сладковатый, без посторонних привкусов и запахов
Внешний вид Мелкий порошок или порошок, состоящий из единичных и агломерированных частиц. Допускается незначительное количество комочков, рассыпающихся при легком механическом воздействии
Цвет Белый с кремовым оттенком, однородный по всей массе
Таблица 2
Физико-химические показатели КСБ-УФ-80 [10]
Показатель Значение
Массовая доля, %:
влаги, не более 5,0
белка, не менее 76,0
белка в пересчете на сухое вещество, %, не менее 80,0
жира, %, не более 8,0
лактозы, %, не более 9,0
Активная кислотность, рН От 6,1 до 6,8 включительно
Индекс растворимости, см3 сырого осадка, не более 0,3
Группа чистоты, не ниже II
Температура при выпуске с предприятия, °С От плюс 2 до плюс 20 °С
Концентрат сывороточного белка был использован в качестве основы для разработки рецептуры сухой белковой смеси, аналогичной по назначению продуктам по ГОСТ 33933 «Продукты диетического лечебного и диетического профилактического питания. Смеси белковые композитные сухие». Опытная партия экспериментальной смеси была выработана в производственных условиях ООО «Доктор Хоффман», г. Воронеж. Физико-химические показатели выработанного продукта: массовая доля влаги - 8 %; белок - 42,5 %; жир - 20,2 %; кислотность - 22,6 °Т.
При этом в разработке прикладных аспектов сухих белковых продуктов на основе молочной сыворотки большое значение имеют вопросы их биобезопасности. В связи с этим была проведена комплексная оценка показателей безопасности разработанного сухого продукта. При оценке показателей биологической безопасности сухой белковой смеси использовали стандартные, арбитражные и общепринятые методики. Методы и результаты испытаний представлены в табл. 3.
Таблица 3
Методы и результаты испытаний сухой белковой смеси на основе концентрированных и изолированных форм сывороточного белка но показателям безопасности
Наименование показателей, единицы измерения Нормативная документация на метод испытания Значение показателей
максимально допустимый уровень фактически
Токсичные элементы, мг/кг:
свинец МУК 4.1.986-00 Не более 0,3 0,13
кадмий МУК 4.1.986-00 Не более 0,05 Менее 0,01
ртуть ГОСТ 34427-2018 Не более 0,03 0,003
мышьяк ГОСТ 26930-86 Не более 0,2 0,002
Пестициды, мг/кг:
ГХЦГ и изомеры, сумма ГОСТ 32194-2013 Не более 0,1 Менее 0,01
ДДТ и его метаболиты ГОСТ 32194-2013 Не более 0,1 Менее 0,01
Микотоксины, мг/кг:
афлатоксин Е>1 ГОСТ 30711-2001 Не более 0,005 Менее 0,003
афлатоксин М1 МВИ ФР.1.31.2008.01731 Не более 0,0005 Менее 0,00025
Антибиотики, мг/кг:
левомицетин МУК 4.1.1912-04 Не допускается (менее 0,0003) Менее 0,0001
тетрациклин МИ 1016-2018 (МВИ, МН 3830-2015) Не допускается (менее 0,01) Менее 0,001
стрептомицин МУ 5-1-14/1005 Не допускается (менее 0,2) Менее 0,005
пенициллин МИ 1065 (МВИ.МН 48852014) Не допускается (менее 0,004) Менее 0,001
Микробиологические показатели:
КМАФАнМ, КОЕ/г ГОСТ 10444.15-94, ГОСТ 26670-91 Не более 1хЮ4 8х 103
БГКП (колиформы), г ГОСТ ГОСТ 31747-2012 В 0,1 г не допускается ВОД г не обнаружены
патогенные, в том числе сальмонеллы, г ГОСТ 31669-2012 (ISO 657962002) В 25 г не допускается В 25 г не обнаружены
сульфитредуцирующиекло-стридии, г ГОСТ 29185-91 В 0,1 г не допускается ВОД г не обнаружены
Staphylococcus aureus, г ГОСТ 31746-2012 В 0,1 г не допускается ВОД г не обнаружены
Дрожжи, КОЕ/г ГОСТ 10444.12-2013 Не более 100 Менее 1Х101
Плесени, КОЕ/г ГОСТ 10444.12-2013 Не более 100 1,4x10!
Установлено, что обработка нативной молочной сыворотки методами ультра-и микрофильтрации с последующей распылительной сушкой позволяет получать основу для сухих белковых смесей, которые соответствуют требованиям биологической безопасности по комплексу показателей. В связи с этим концентрат сывороточных белков КСБ-УФ-80 может быть рекомендован для производства сухих белковых смесей, аналогичных по назначению продуктам по ГОСТ 33933 Целевой рынок - дети дошкольного и школьного возраста, в том числе в организованных коллективах, люди пожилого возраста, потребители, стремящиеся вести здоровый образ жизни и употреблять здоровое питание, люди, проживающие в неблагоприятных экологических условиях.
ЛИТЕРАТУРА
1. Карпова Д.А. Производство группы норвежских сывороточных сыров типа брюност как способ переработки молочной сыворотки / / Актуальные вопросы совершенствования технологии производства и переработки продукции сельского хозяйства. - 2017. - № 19. С. 165-166.
2. Храмцов А.Г. Феномен молочной сыворотки. - М. - СПб.: Профессия, 2011. -С. 804.
3. Гаврилов Г. Б. Пути рационального использования сыворотки [Текст] / Г. Б. Гаврилов, Э. Ф. Кравченко // Молочная промышленность. - 2012. - № 7. -С. 47-49.
4. Родионов Д.А., Лазарев С.И., Эккерт Е.В., Полянский К.К. Ультрафильтрационная установка для концентрирования молочной сыворотки // Сыроделие и маслоделие. - 2020. - № 1. С. 40-41.
5. Шенцова Е.С., Саранов И.А., Полянский К.К. Гигроскопические свойства комбикормов, содержащих сухую подсырную сыворотку / / Сыроделие и маслоделие. - 2020. - № 2. С. 55-56.
6. Плотникова И.В., Шенцова Е.С., Полянский К.К., Писаревский Д.С. Химический состав и технологические свойства различных видов молочной сыворотки // Сыроделие и маслоделие. -2020. - № 3. С. 43-45.
7. Balde A. Effect of cryoconcentration, reverse osmosis and vacuum evaporation as concentration step of skim milk prior to drying on the powder properties. / A. Balde, M. Aider // Powder Technology/ Volume 319, September 2017, pp. 463-471.
8. Кузнецова E.A. Получение ягодного сока функционального назначения с использованием мембранной технологии / Е.А. Кузнецова / / Вестник Мичуринского государственного аграрного университета. - 2016. - № 4. С. 177-183.
9. Сиверов Д.С., Катаранов Г.О., Полянская И.С. Сывороточный протеин в функциональных пищевых продуктах. Проблемы и перспективы развития науки и образования: материалы Международной (заочной) научно-практической конференции. 2019: С. 28-32.
10. СТО ВНИИМС 045-2019 Концентрат сывороточных белков сухой. Технические условия. - Углич: Всероссийский научно-исследовательский институт маслоделия и сыроделия - филиал федерального государственного бюджетного научного учреждения «Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова» РАН (ВНИИМС - филиал ФГБНУ «ФНЦ пищевых систем В.М. Горбатова» РАН); 2019.
REFERENCES
1. Karpova D.A. Proizvodstvo gruppy norvezhskikh syvorotochnykh syrov tipa bryunost kak sposob pererabotki molochnoy syvorotki, Aktual'nye voprosy sovershenstvovaniya tekhnologii proizvodstva i pererabotki produktsii sel'skogo kho-zyaystva [Production of a group of Norwegian whey cheeses such as Brunost as a whey processing method.], 2017, No 19, pp. 165-166 (Russian).
2. Khramtsov A.G. Fenomen molochnoy syvorotki [Serum phenomenon], M. SPb.: Professiya, 2011, pp. 804 (Russian).
3. Gavrilov G. B. Puti ratsional'nogo ispol'zovaniya syvorotki, Molochnaya promyshlennost [Rational use of whey], 2012, No 7, pp. 47-49 (Russian).
4. Rodionov D.A., Lazarev S.I., Ekkert E.V., Polyanskiy K.K. Ultrafiltratsionnaya ustanovka dlya kontsentrirovaniya molochnoy syvorotki, Syrodelie i maslodelie [Ultrafiltration plant for concentrating milk whey], 2020, No 1. pp. 40-41 (Russian).
5. Shentsova E.S., Saranov I.A., Polyanskiy K.K. Gigroskopicheskie svoystva kombikormov, soderzhashchikh sukhuyu podsyrnuyu syvorotku, Syrodelie i maslodelie [Hygroscopic properties of compound feed containing dry cheese whey], 2020, No 2. pp. 55-56 (Russian).
6. Plotnikova I.V., Shentsova E.S., Polyanskiy K.K., Pisarevskiy D.S. Khimicheskiy sostav i tekhnologicheskie svoystva razlichnykh vidov molochnoy syvorotki, Syrodelie i maslodelie [Chemical composition and technological properties of various types of milk whey], 2020, No 3. pp. 43-45 (Russian).
7. Balde A. Effect of cryoconcentration, reverse osmosis and vacuum evaporation as concentration step of skim milk prior to drying on the powder properties. / A. Balde, M. Aider // Powder Technology/ Volume 319, September 2017, pp. 463-471.
8. Kuznetsova E.A. Poluchenie yagodnogo soka funktsional'nogo naznacheniya s ispol'zovaniem membrannoy tekhnologii, Vestnik Michurinskogo gosudarstvennogo agrarnogo universiteta [Obtaining functional berry juice using membrane technology], 2016, No 4, pp. 177-183 (Russian).
9. Siverov D.S., Kataranov G.O., Polyanskaya I.S. Syvorotochnyy protein v funktsional'nykh pishchevykh produktakh. Problemy i perspektivy razvitiya nauki i obrazovaniya: materialy Mezhdunarodnoy (zaochnoy) nauchno-prakticheskoy konfer-entsii [Whey protein in functional foods], 2019, pp. 28-32 (Russian).
10. STO VNIIMS 045-2019 Kontsentrat syvorotochnykh belkov sukhoy [Whey protein concentrate dry]. Tekhnicheskie usloviya. Uglich: Vserossiyskiy nauchno-issledovatel'skiy institut maslodeliya i syrodeliya - filial federal'nogo gosudarstvennogo byudzhetnogo nauchnogo uchrezhdeniya «Federal'nyy nauchnyy tsentr pishchevykh sistem im. V.M. Gorbatova» RAN (VNIIMS - filial FGBNU «FNTs pishchevykh sistem V.M. Gorbatova« RAN), 2019 (Russian).
