Bioconversion of lactose in model milk systems with intermediate moisture
Authors: Илларионова Елена Евгеньевна 
Published: March 2022

Органолептические характеристики и микроструктура полисахаридных комплексов систем с промежуточной влажностью, в состав которых в качестве молочной основы включены продукты переработки молока с высоким содержанием лактозы, в значительной степени обусловлены концентрацией молочного сахара. Нарушение процесса кристаллизации способствует росту крупных кристаллов, что приводит к возникновению пороков консистенции и получению некондиционной продукции. Перспективным решением этой проблемы является регулируемая биоконверсия с использованием бета-галактозидазы, когда посредством расщепления лактозы на глюкозу и галактозу направленно понижают уровень насыщения в системе. Принимая во внимание ассортиментное разнообразие продуктов с промежуточной влажностью, в сырьевой состав которых в качестве молочной основы может быть включено значительное количество побочных продуктов переработки молока с высоким содержанием лактозы (сыворотки, молочные ретентаты и пермеаты), сохраняется актуальность получения новых данных в области биоконверсии молочного сахара для усовершенствования технологии производства и предупреждения пороков консистенции. В статье представлены алгоритм и результаты эксперимента по установлению оптимального режима проведения ферментативной биоконверсии молочного сахара в модельных молочных системах, обеспечивающего степень гидролиза, достаточную для сохранения остаточной лактозы в растворенном состоянии с последующим контролем микроструктуры объектов исследования. Полученные данные подтвердили эффективность предлагаемого методического подхода по достижению необходимой глубины биоконверсии лактозы с учетом требований к физико-химическим и органолептическим показателям продукта и сырьевых особенностей рецептур.

The organoleptic characteristics and microstructure of polysaccharide complexes of systems with intermediate moisture content (in which a certain amount of milk processing products with a high lactose content) can be included as a milk base, mostly depend on the state of milk sugar that initiates the growth of large crystals (in the case of an uncontrolled crystallization process in a supersaturated solution ), which leads to defects in consistency and the production of substandard products for direct consumption or further industrial processing. The most perspective solution to this problem is a conduction of the targeted bioconversion with the use of beta-galactosidase, when lactose is cleaved into glucose and galactose and then its crystallized part is transferred into a dissolved state. Taking into account the assortment diversity of products with intermediate moisture, the raw material composition of which can include a significant amount of by-products of milk processing with a high content of lactose (whey, milk retentates and permeates) as a milk base, it remains relevant to obtain new data in the field of milk sugar bioconversion for improvement production technologies and prevention of defects in consistency. The article presents an algorithm and the experiment results to establish the optimal mode for carrying out the enzymatic bioconversion of milk sugar in model dairy systems, providing a degree of hydrolysis sufficient to maintain lactose in a dissolved state, followed by control of the microstructure of the objects of study. The data we obtained confirmed the effectiveness of the proposed methodological approach, to achieve the required depth of bioconversion of milk sugar, taking into account the requirements for the physicochemical and organoleptic characteristics of the product and the raw material characteristics of the formulations.