CC BY
760
637.344.002.3
МОЛОЧНАЯ СЫВОРОТКА - ЦЕННОЕ СЫРЬЕ ДЛЯ В ТОРИЧНОЙ ПЕРЕРАБОТКИ
Д.В. ЗИПАЕВ, А. В. ЗИМИЧЕВ
Самарский государственный технический университет
Переработка молока в разнообразные молочно-белковые концентраты - сыр, творог, казеин, копреципи-таты - неизбежно связана с получением в качестве побочного продукта различных видов сыворотки.
Сыворотка - хорошая основа для создания продуктов функционального назначения, структурированных сывороточных продуктов (быстрорастворимые сывороточные десерты с различными наполнителями), напитков (Медовый башмачок, Биогран и др.), молочного сахара, биостимуляторов, микробного белка для пищевых и кормовых целей, ферментных препаратов и т. п. [1].
Сухая молочная сыворотка может выступать компонентом рецептуры плавленых сыров, йогуртов, хлебобулочных, макаронных и кондитерских изделий [2].
Переработка молочной сыворотки в России составляет 2,5%, что значительно меньше, чем в США, Франции, Германии: 24,9; 10,9; 10,4% соответственно. Однако развитие потребительского рынка продуктов со сбалансированным пищевым составом позволяет предположить в будущем рост заинтересованности производителей в безотходном молочном производстве [3].
Результаты отечественных и зарубежных исследований [4] свидетельствуют, что проблема рационального использования молочной сыворотки не решена полностью. Сыворотка содержит около 50% сухих веществ молока, и ее потери ведут к непроизводительным затратам труда и средств в сельском хозяйстве.
Среди известных методов переработки молочной сыворотки [5, 6] наиболее перспективными признаны методы микробной биотехнологии. Значительная доля биотехнологических продуктов находит применение в животноводстве, растениеводстве и пищевой промышленности. В рамках общей биотехнологии производимых продуктов наибольший удельный вес занимает микробная биотехнология, основанная на использовании микроорганизмов в свободном или иммобилизированном состоянии.
Наличие в молочной сыворотке легкоусвояемых многими видами микроорганизмов источников углеродного питания, а также различных ростовых факторов выдвигает ее в ряд наиболее ценных питательных сред для получения продуктов микробного синтеза. Немаловажно, что применение молочной сыворотки не требует специальной подготовки, а культуральная среда после выращивания в ней микроорганизмов может быть использована в пищевых и кормовых целях без дополнительной обработки. Известно около 100 различных продуктов из сыворотки, получаемых на основе микробной биотехнологии.
Необходимость увеличения объемов переработки молочной сыворотки способствует интенсивному проведению исследований по разработке новых видов заменителей цельного молока (ЗЦМ) с использованием низколактозной творожной сыворотки, получаемой методом микробного синтеза. Для этого используют различные композиции наиболее активных штаммов молочнокислых бактерий - ацидофильной палочки и стрептококка [7].
В свежем виде без дополнительной переработки сыворотку используют для скармливания сельскохозяйственным животным. Так, в рационе свиней целесообразно ее применение в количестве до 20% сухой массы. Однако из-за неравномерного поступления сыворотки и возможного в связи с этим перерыва нарушаются стереотипы кормления животных, происходит разбалансировка рационов. Использование натуральной сыворотки для кормления сельскохозяйственных животных также ограничивают высокие затраты, связанные с ее транспортировкой.
Установлено, что при хранении без внесения консервантов в течение 12 ч молочная сыворотка теряет до 25% энергетической ценности. Использование различных консервантов, предотвращающих влияние на углеродно-белковые компоненты сыворотки вредной микрофлоры, вызывает ее сгущение до содержания сухих веществ 20-50% и более. Применение сгущенной сыворотки увеличивает суточный прирост живой массы свиней за счет увеличения ее питательной ценности; возможно ее использование в качестве компонента при производстве ЗЦМ для телят [8].
В табл. 1 представлены данные о составе молочной сыворотки по кормовой ценности
Таблица 1
Компонент Содержание в сыворотке
натуральной сгущенной
Сухое вещество, % 48-52 40-60
Белок, г 9,1 44-65
Лактоза, г 47 310-400
Кормовые единицы 0,13 1,2
Среди последних разработок в области производства пищевых продуктов на основе молочной сыворотки можно выделить функциональные напитки из подсыр-ной сыворотки с кислотностью 20°Т в сочетании с натуральными соками; безалкогольные напитки на основе обезжиренной молочной сыворотки с внесением некоторого количества хитозана, благодаря которому ослабляются сывороточные тона во вкусе и запахе [9, 10]; суфле - диетический продукт, который может использоваться для профилактики профессиональных заболеваний у работающих во вредных условиях [11]; плодово-ягодные кисели в гранулированном виде [12].
Компоненты деминерализованной сыворотки отличаются высоким качеством и повышенной биологической ценностью. На их основе разработаны технологии производства ряда продуктов [13]: сгущенного молочного концентрата Озерский (ТУ 10 РФ 2511-15-92) из смеси обезжиренного молока и деминерализованной творожной сыворотки в соотношении по сухим веществам 50 : 50; творожной массы Озерская (ТУ 10 РФ 2514-14-92) на основе творога Крестьянский 5%-й жирности и сгущенной деминерализованной творожной сыворотки; сгущенного сывороточного концентрата - концентрата-обогатителя (ТУ 9229-05207532800-2004) из сыворотки, в том числе деминерализованной, обогащенной лактозой и яблочным или цитрусовым пектином [14].
Особое значение при использовании молочной сыворотки в производстве различных кормов для сельскохозяйственных животных уделяется рациональному использованию сырьевых ресурсов, а также сбалансированности состава готового продукта по белку и другим компонентам. Применение микробиологического синтеза при обработке отходов производства творога и сыра позволяет получать корма с повышенной биологической ценностью и высоким содержанием белка.
В процессе роста дрожжей молочная сыворотка обогащается не только дрожжевой биомассой, богатой белком и витаминами [15], но и целым комплексом биологически активных веществ - продуктов эндо- и экзогенной деятельности дрожжей, в результате чего сыворотка приобретает качественно новые свойства, превращаясь в высокоэффективный биологически активный кормовой продукт [16].
По данным [11, 12], в дрожжеванной сыворотке содержится в 2,5-3 раза больше белка, чем в исходной. Общее количество аминокислот в ней увеличивается в 2,4 раза, содержание лизина, гистидина, аргинина и др. - в 5-6 раз.
В процессе роста дрожжей азотосодержащие минеральные соли трансформируются в дрожжевой белок, который близок к белку молока по качественному и количественному составу аминокислот [17].
На основе дрожжевания сыворотки создан и внедрен ряд новых кормовых продуктов: Био-ЗЦМ, 1 т которого заменяет 8 т цельного молока, высвобождая для пищевых целей ценный молочный белок; Промикс, рекомендуемый для применения в составе кормовых рационов свиней в качестве протеиновой и витаминной добавки; сухой кормовой продукт Провилакт, предназначенный для замены сухого обезжиренного молока в составе продуктов кормового назначения и для использования в качестве белково-витаминной добавки в рационах кормления птиц; сухой молочный продукт для кормовых целей Полесье, используемый в качестве единственного источника молочного белка и жира для рационов кормления телят 1,5-3-месячного возраста [4].
Один из наиболее рациональных способов сохранения сыворотки с целью использования ее в условиях современного индустриального производства - сгущение или сушка [18]. В сгущенной молочной сыворотке
Таблица 2
Показатель Содержание в молочной сыворотке, %
и р ы с д о С Творожная Казеиновая Сухая
Вода 93,3 95,6 94,5 3-5
Сухое вещество 6,6 6,4 5,8 95-97
Белок 1 0,8 0,9 10-14
Жиры 0,4 0,3 0,3 0,7-1,5
Лактоза 5,0 4,4 4,2 66
Зола 0,5 0,6 0,8 6-9
Кислотность, °Т 20 60-75 44 -
рН 6,1 4,7 4,6 -
с высокой концентрацией сухих веществ как правило отсутствуют условия для развития большинства групп микроорганизмов. Использование ее в рационах кормления поросят вместо натуральной увеличивает питательность корма в 9,3 раза (табл. 1). Кроме того, сгущенная сыворотка более транспортабельна и не требует больших емкостей для хранения.
Еще менее благоприятны условия для развития микрофлоры в сухой сыворотке, которая может храниться при положительных температурах достаточно длительное время, а использование вакуумной упаковки этот срок увеличивает в 4-5 раз. Сухая молочная сыворотка представляет собой биологически полноценный продукт, который после восстановления может с успехом применяться в качестве питательной среды в процессе микробного синтеза [19]. В зависимости от способа получения сухая сыворотка может различаться содержанием лактозы и солей молочной кислоты [20].
Хотя содержание отдельных витаминов в сухой мо -лочной сыворотке ниже, чем в жидкой, она представляет собой богатый физиологически активными веществами продукт, имеющий все необходимые компоненты для нормального развития продуцентов белка, витаминов, ферментов и др. [21, 22]. Химический состав различных видов молочной сыворотки представлен в табл. 2.
Данные об аминокислотном составе молочной сыворотки, пастеризованного молока и ассоциации кефирных грибков приведены в табл. 3.
Таблица 3
Содержание, %
Аминокислота Молочная Пастеризованное Кефирные
сыворотка молоко грибки
Лизин 13,7 9,9 8,1
Валин 7,0 7,3 2,7
Изолейцин 7,3 7,3 3,0
Лейцин 18,7 12,3 4,5
Метионин 3,8 3,3 -
Аланин 8,8 3,7 7,5
Гистидин 1,9 3,4 6,2
Глутаминовая 23,4 27,3 19,2
Пролин 4,9 11,5 29,3
Серин 6,0 7,0 17,7
Тирозин 4,5 7,0 1,8
Сгущенную сыворотку в последнее время вырабатывают из подсырной сыворотки. Наиболее перспективный продукт данного вида - сыворотка гидролизованная сгущенная (СГС) [23]. Для гидролиза лактозы используют ферментный препарат, содержащий Р-га-лактозу, активный компонент которой представлен продуктом микробного синтеза.
Многочисленные исследования и практические разработки показывают, что положительные свойства сыворотки можно усилить за счет дополнительной обработки - сквашивания, гидролиза, изомеризации лактозы, деминерализации и др. На основе этого сырья создаются новые продукты, например, сыворотка гидролизованная, обогащенная лактатами -СГОЛ-1-40 [24]. Ее производят на основе биотехнологической переработки молочной сыворотки [25, 26] и применяют для увеличения выхода хлеба, сокращения количества закваски и продолжительности созревания теста, повышения пористости и пищевой ценности, улучшения органолептических показателей и продления срока хранения хлебобулочных изделий.
Известно, что продукты различного происхождения, обогащенные лактатами, обладают лечебно-профилактическими свойствами. Разработан структурированный продукт из сычужного белка, предназначенный для использования в качестве наполнителя в измельченных мясных и закусочных продуктах или в качестве заменителя мяса.
Производные лактозы также широко применяются в технологиях различных продуктов и напитков. Так, обогащение напитков белком и лактатом кальция восполняет дефицит незаменимых пищевых веществ и усвояемого кальция в организме человека. Лактат натрия используется при получении подварки из сахарной свеклы с применением молочной сыворотки, а также для продления срока годности морепродуктов. Лактат калия, схожий с лактатом натрия, выступает как ингибитор размножения патогенных микроорганизмов, а также увеличивает сроки хранения готовой продукции, расфасованной в вакуумные упаковки. Продукты на основе лактулозы - кефир, молоко пастеризованное, сметана и др. - применяются в продуктах детского питания.
Таким образом, организация производства и рациональная переработка молочной сыворотки на основе микробного синтеза позволяет более полно использовать это сырье; получать дополнительные ресурсы для производства животноводческой продукции; вырабатывать сбалансированные по пищевому составу продукты функционального назначения, биологически активные добавки, лекарственные препараты нового поколения.
ЛИТЕРАТУРА
1. Евдокимов И.А. Современное состояние и перспективы переработки молочной сыворотки // Молочная пром-сть. - 2006. -№ 2. - С. 34-36.
2. Залашко М.В. Биотехнология переработки молочной сыворотки. - М: Агропромиздат, 1990. - 192 с.
3. Филатов Ю.Н., Гунст Т.М. Использование творожной сыворотки // Молочная пром-сть. - 2006. - № 6. - С. 97.
4. Голушко В.М., Линкевич С.А. Молочная сыворотка в кормлении сельскохозяйственных животных // Там же. - С. 98-100.
5. Алиева А.Р., Василисин С.В., Евдокимов И.А., Золотарева М.С. Продукты из сыворотки и хитозана // Там же. -С. 74-75.
6. Евдокимов И.А., Василисин С.В. Молочно-фрукто -вые напитки с хитозаном // Материалы 2-й Всерос. науч.-техн конф. «Современные достижения биотехнологии». - Ставрополь, 2002. -С. 74.
7. Богданов Н.А., Нестеренко П.Г., Самойлов В.А. Суфле на основе молочной сыворотки // Молочная пром-сть. - 2006. -№ 6. - С. 75.
8. Попов А.М., Попов А.А. Гранулированные быстрорас -творимые кисели на основе творожной сыворотки // Там же. - С. 72.
9. Богданова Н.А., Нестеренко П.Г., Водолазов Л.И., Шаталов В.В. Продукты из деминерализованной сыворотки // Там же . - С. 76-77.
10. Самойлов В .А., Нестеренко П.Г., Богданов Н .А., Жур -ба Л.Н. Концентрат-обогатитель на основе молочной сыворотки // Там же . - С. 77.
11. Сафроненко Л.В., Залашко Л.С. Производство кормо -вых продуктов с использованием микробного синтеза // Там же. -1986. - № 4. - С. 18-19.
12. Залашко М.В., Залашко Л.С. Микробный синтез на молочной сыворотке. - Минск: Наука и техника, 1976. - 274 с.
13. Экономическая технология сушки сыворотки. Ангидро Групп // Молочная пром-сть. - 2006. - № 6. - С. 48^9.
14. Сыворотка гидролизованная сгущенная / Ю.Я. Свири -денко, Д.В. Абрамов, Е.Г. Овчинникова и др. // Там же. - С. 50-52.
15. Использование лактозы и ее производных / А.Г. Храм -цов, И.А. Евдокимов, С.А. Рябцева и др. // Там же.
16. Храмцов А.Г. Молочная сыворотка. - М.: Агропромиздат, 1990. - 240 с.
17. Храмцов А.Г., Полянский К.К., Василисин С.В., Не -стеренко П.Г. Промышленная переработка вторичного молочного сырья. - Воронеж: Изд-во Воронеж. ун-та, 1986. - 158 с.
18. Переработка и использование молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, В.А Павлов, П.Г. Нестеренко и др. - М.: Росагро -промиздат, 1989. - 272 с.
19. Сенкевич Т., Рудель К.-Л. Молочная сыворотка: переработка и использование в агропромышленном комплексе. - М.: Агропромиздат, 1989. - 270 с.
20. Богданов В. М. Бактериальные закваски для производства молочных продуктов. - М.: Пищепромиздат, 1956. - С. 42^3.
21. Брусиловский Л.П., Банникова Л.А., Вайнберг И.А. Управление процессами культивирования микроорганизмов заква -сок и молочнокислых продуктов. - М.: Агропромиздат, 1990. -С. 10-19.
22. Безбородов А .М., Коган И .Б., Бочева С.С. Основы био -технологии микробных синтезов. - Ростов н/Д: Изд-во Ростов. ун-та, 1989. - 113 с.
23. Безбородов А.М. Биотехнология продуктов микробно -го синтеза. - М.: Агропромиздат, 1991. - 235 с.
24. Красникова Л.В., Кострова И.Е. Метаболизм молочно -кислых бактерий. - М.: ЦНИТЭИмясомолпром СССР, 1980. -С. 44-52.
25. Продукты из обезжиренного молока, пахты, молочной сыворотки / А.Г. Храмцов, Э.Ф. Кравченко, К.С. Петровский и др. -М.: Легкая и пищевая пром-сть, 1982. - С. 24-47.
26. Шах Н. Сухая сыворотка и гидролизованная лактоза в йогуртах из восстановленного молока // Молочная пром-сть. - 2001. - № 1. - С. 24.
Кафедра технологии пищевых производств и парфюмерно-косметических продуктов
Поступила 19.02.07 г.
