Биотехнология законченного технологического цикла молочного завода «Эколакт» с получением белково-жирового продукта, лактозы пищевой, лактулозы и бифидогенной кормовой добавки

Уникальные свойства лактозы обусловили ее широкое применение. Основными потребителями молочного сахара являются фармакопея, медицинская промышленность, микробиология и аналитическая химия, пищевая промышленность, производство кормовых витаминов и др.

Основной областью применения лактозы в нашей стране является использование ее для производства продуктов детского питания и заменителей женского молока. За рубежом все большее значение приобретает использование лактозы в хлебопекарной и кондитерской промышленности, производстве салатов, соусов, фруктовых и овощных консервов, мясных и рыбных продуктов. В хлебопекарной промышленности лактоза применяется для получения на изделиях золотисто-коричневой корочки, способствует увеличению объема хлеба и сдобных изделий. В кондитерской промышленности при добавлении кристаллической лактозы улучшается основа карамелей. Лактоза применяется при изготовлении горького шоколада, джемов, мармелада, бисквитов, конфет, глазури, диабетических продуктов, мясных изделий и др.

У нас в стране использование молочного сахара в пищевых продуктах получило не такое широкое распространение, как за рубежом. Это объясняется различными требованиями к качеству молочного сахара отечественных и зарубежных производителей и потребителей. Отечественные предприятия выпускают, главным образом, молочный сахар-сырец, непригодный для использования в производстве продуктов питания. А поскольку одним из важнейших потребителей молочного сахара является пищевая промышленность, предприятия испытывают трудности с реализацией молочного сахара.

На кафедре прикладной биотехнологии СевКавГТУ проводятся исследования по разработке биотехнологии законченного технологического цикла молочного завода «Эколакт». Эта технология позволяет реализовать комплексную переработку молочной сыворотки на основе безреагентных экологически чистых технологических процессов с получением продуктов пищевой категории качества - липидно-белкового альбумино-казеинового концентрата «ЛипКа», лактозы пищевой, производных лактозы (в частности, лактулозы) и нового поколения бифидогенных добавок на основе мелассы.

Проводятся исследования по использованию пищевой лактозы в производстве продуктов питания.

Исследования по использованию лактозы в мясных продуктах показали, что при введении молочного сахара взамен свекловичного интенсивность окраски фарша и поверхности батонов колбасных изделий значительно повышается. При этом отмечается повышенное содержание нитрозопигментов и снижение остаточного нитрита, что улучшает медико-биологические показатели продуктов. Оптимальной дозой введения лактозы является 50% от количества сахара-песка по действующим рецептурам. При этом основные показатели качества колбасных изделий, содержащих молочный сахар, соответствуют ГОСТам.

Отмечено, что добавление лактозы в мясные продукты маскирует их соленый и горький привкус, улучшает стабильность продукта при хранении.

Лактоза обладает способностью адсорбировать запахи и ароматы, что позволяет использовать ее при производстве вкусоароматических добавок. Применение таких добавок даст возможность стабилизировать цвет и поддержать его при хранении, улучшить вкусоароматические характеристики и снизить себестоимость готовой продукции.

Использование пищевого молочного сахара при производстве кондитерских изделий и сладостей показало, что частичная замена сахарозы на лактозу уменьшает сладость и, особенно, усиливает вкус фруктов и ягод в джемах и мармеладах. В этом случае степень замены лактозы составляла 10-15%. Дегустационной комиссией отмечено усиление вкуса и аромата конфет, в рецептуре которых использовалась лактоза пищевая в аморфной форме (до 7%), и, особенно, ириса,в котором подчеркивался цвет и запах сливок (до 18% лактозы). Одной из разновидностей лактозы является ее бета-форма.

Технологические особенности производства этого продукта связаны с процессом мутаротации. Совместные исследования с НИИ детского питания показали, что наряду с повышенной сладостью бета-форма обладает повышенной бифидогенностью. Поэтому в перспективе в продуктах детского питания должно быть предусмотрено использование лактозы в бета-форме взамен сахарозы и лактозы в виде альфа-моногидрата. В этом случае молочные продукты получают путем смешения ингредиентов без растворения и сушки.

Нами изучена возможность использования лактозы для получения таблетированных продуктов. По нашему мнению, такие продукты могут при меняться в экстремальных или экспедиционных условиях проживания для поддержания естественной микрофлоры кишечника человека. Лактоза пищевой категории качества (кристаллическая) апробирована в производстве сухих концентратов тонизирующих напитков, в частности, быстрорастворимого фруктово-витаминизированного напитка «Руслан» («Агромодуль»). Лактоза позволяет создать, вследствие реакции Майяра, биологически активные вещества, которые значительно улучшают вкус, цвет и аромат напитка.

Использование молочного сахара в рецептурах водочных изделий приводит к тому, что усиливается и одновременно смягчается вкус алкогольного напитка, формирующийся за счет добавок сбалансированного соотношения натуральных эфирных масел. Это обусловлено свойством лактозы - адсорбировать ароматические вещества на поверхности молекул и при относительно малом содержании эфирных масел придавать напитку мягкий вкус и приятный аромат, гармонично сочетающиеся с естественным спиртовым ароматом и вкусом напитка. Помимо этого, лактоза обладает благотворным биологическим действием: участвует в синтезе веществ, которые обуславливают вязкость слюны и способствуют синтезу витамина С и группы В. Это улучшает органолептические свойства напитка и смягчает негативные последствия, которые бывают при передозировке спиртного.

В основу технологии лактозы пищевой и липидно-жирового продукта «ЛипКа» положен безреагентный процесс биотрансформации белково-липидного комплекса молочной сыворотки с мицеллами казеина обезжиренного молока.

В связи с наблюдаемым в мире дефицитом животного белка, особое значение приобретает максимальное использование на пищевые цели белков молочной сыворотки, имеющих высокую пищевую и биологическую ценность.

В производстве лактозы одной из важнейших технологических операций является очистка молочной сыворотки от белка. Известно много способов выделения белка из сыворотки. Большинство из них предусматривает использование сложного технологического оборудования, что затрудняет их осуществление в условиях отечественных предприятий. Другие требуют применения химических реагентов, которые загрязняют получаемые белковые концентраты. В настоящее время для очистки сыворотки от белка при производстве лактозы наибольшее распространение получили методы термокоагуляции в изоэлектрической точке с подкислением или раскислением сыворотки. Выделяемые при этом денатурированные сывороточные белки имеют невыраженный вкус, низкие функциональные свойства и экологическую чистоту, поэтому на пищевые цели практически не используются.

На основе предложенного нами экологически чистого способа выделения белков из сыворотки путем совместной коагуляции разработан проект НТД на пищевую лактозу и белково-жировой концентрат для пищевых целей.

Проблема стимулирования развития бифидофлоры, являющейся важнейшим защитным барьером организма от многих заболеваний, становится одной из главных проблем современной науки о питании и здоровье человека. Перспективный путь ее решения - получение пищевых добавок с бифидогенными свойствами из молочного сырья, при этом роль бифидогенного фактора принадлежит, главным образом, производному лактозы - лактулозе.

Дисахарид лактулоза, состоящий из остатков молекул галактозы и фруктозы, образуется при щелочной изомеризации лактозы. Лактулоза не переваривается в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта, а проходит в толстый кишечник, где используется для развития бифидобактерий. Кристаллическая лактулоза представляет собой белый порошок. Она в два раза слаще лактозы, очень хорошо растворима в воде. Кристаллизация лактулозы весьма затруднительна, поэтому она обычно применяется в виде сиропа.

Основная область использования лактулозы в пищевой промышленности - детские смеси и диетическая пища. Лактулоза пищевая может эффективно применяться при лечении хронического колита и холецистита, цирроза печени с выраженной энцефалопатией и без нее, кишечного дисбактериоза после интенсивной антибиотикотерапии, в послеоперационном периоде для нормализации моторики кишечного тракта после оперативного вмешательства на органах брюшной полости. Остается актуальной дозировка лактулозы для профилактики и лечения больных.

Основным побочным продуктом при производстве кристаллического молочного сахара является меласса. Наиболее рациональными признаны два направления использования: в производстве молочного сахара и при получении кормовых препаратов и добавок.

Основным направлением использования мелассы молочного сахара до настоящего времени является производство сгущенных и сухих кормовых средств. Известно использование лактозосодержащего сырья для получения концентрата сыворотки, обогащенной небелковым азотом (КСОНА). В качестве небелкового азота при синтезе использована мочевина. Такие корма разрешены для использования в рационах жвачных животных.

Нами проведены исследования по замене в концентрате КСОНА сыворотки на мелассу молочного сахара и проведены испытания на животных (совместно со СтавНИИ животноводства и кормопроизводства), которые показали достаточно высокую эффективность при выращивании крупного рогатого скота.

Огромный ущерб животноводству наносят желудочно-кишечные заболевания молодняка сельскохозяйственных животных. По статистическим данным, более 50% падежа молодняка приходится на первые 10-15 дней после рождения, причем 96% животных гибнет от незаразных, преимущественно желудочно-кишечных заболеваний. Это обусловлено несформированностью нормальной кишечной микрофлоры, основным представителем которой являются бифидо- и молочнокислые бактерии, повышающие активность защитных систем макроорганизма, бифидобактерий. Для стимуляции развития бифидофлоры могут быть использованы продукты переработки лактозосодержащего сырья - лактоза в b-форме и лактулоза, которые являются мощными бифидогенными факторами.

Нами проводятся исследования по разработке технологии кормовых бифидогенных добавок, в которых присутствует лактулоза в небольших количествах (до 12%). В качестве сырья используется либо меласса молочного сахара, либо сахар-сырец (БУД). Проведены испытания на птице, свиньях, телятах, которые показали высокую эффективность добавки для сохранения молодняка сельскохозяйственных животных.

Практическая реализация законченного технологического цикла «Эколакт» позволит обеспечить полную и рациональную переработку молочной сыворотки на качественно новом уровне, на принципах экологически чистого малоотходного производства с получением высококачественных продуктов пищевого назначения.