The synthesis of galactooligosaccharides is a promising direction of the bioconversion of lactose-containing milk systems
Authors: Туровская Светлана Николаевна 
Published: March 2022

Галактоолигосахариды (ГОС) - производные молочного сахара, образуемые в процессе гидролиза в побочной реакции, называемой трансгликозилированием, которая в молочных системах с концентрацией лактозы более 10 % превалирует над гидролизом. ГОС относят к классу растворимых неперевариваемых олигосахаридов, включающих от 2 до 7 и более остатков галактозы, соединенных с остатком глюкозы. В настоящее время благодаря исследованиям структур, свойств, способов синтеза ГОС получены новые знания об их функциональных и технологических свойствах. Доказано, что они обладают пребиотической и иммуностимулирующей активностью, положительно воздействуют на всасывание минеральных веществ, улучшают деятельность печени и пр. Также ГОС устойчивы к температурным воздействиям, характеризуются меньшей по отношению к сахарозе сладостью, являются гигроскопичными веществами, влияют на активность воды, точку замерзания и вязкость продуктов. Кроме синтеза ГОС в процессе трансгликозилирования непосредственно в молочных системах, их промышленно получают из вторичного лактозосодержащего сырья, в основном ферментативным способом, основанным на реакции трансгалактозилирования, катализируемой бета-галактозидазами, наиболее изученными продуцентами которой являются Aspergillus oryzae, Kluyveromyces lactis и Bacillus circulans. Применительно к молочным консервам гидролитическая способность бета-галактозидазы давно используется для снижения содержания лактозы в молоке (до или после сгущения), исключая тем самым из технологического процесса стадию кристаллизации и сокращая продолжительность термообработки за счет интенсификации реакции Майяра (при производстве вареного сгущенного молока с сахаром). При этом не уделялось должного внимания реакции трансгалактозилирования. В статье проанализированы и систематизированы результаты исследований увеличения естественного содержания ГОС в различных молочных системах при внесении в них бета-галактозидазы и происходящей при этом кинетике биоконверсии. Оценивая возможность синтеза ГОС непосредственно в лактозосодержащем сырье путем биоконверсии, представляется весьма перспективным не только разработка продуктов функциональной направленности, но и нивелирование различных негативных факторов в процессе производства и хранения консервированной молочной продукции.

Galactooligosaccharides (GOS) are derivatives of lactose, products of hydrolysis’s side reaction - transglycosylation, which prevails over hydrolysis in milk systems with lactose concentration more than 10%. GOS is defined as a class of soluble non-digestible oligosaccharides, containing 2-7 or more galactose residues bonded to a glucose residue. According to the studies of the structures, properties and synthesis methods of GOS, new knowledge about their functional and technological properties has been obtained nowadays. GOS’s prebiotic and immunostimulating activity, positive effect on the absorption of minerals, improving liver function, etc. were proved. Furthermore, it’s known that GOS are heat-resistant, hygroscopic substances; they are less sweet than sucrose and influence the activity of water, freezing point and products’ viscosity. Apart from the transglycosylation’s direct synthesis of GOS in milk systems, they are industrially produced from secondary lactose-containing raw materials mainly through catalytic transgalactosylation with beta-galactosidases, which most studied producers are Aspergillus oryzae, Kluyveromyces lactis and Bacillus circulans. For canned milk products, the hydrolytic ability of beta-galactosidase has long been used to reduce the lactose content in milk (before or after evaporation). This step excludes the crystallization stage from the technological process and reduces the duration of heat treatment by intensifying the Maillard reaction in case of condensed sweetened cooked milk. However, it is worthy of note that works specifically focused on transgalactosylation reaction are few in number. The paper aims to analyze and systematize the results of studies on the increase of the natural GOS content in various milk systems using beta-galactosidase and to review the resulting bioconversion kinetics. Assessing the possibility of direct GOS synthesis in lactose-containing raw materials by bioconversion, not only the development of functional products, but also the levelling of various negative factors in the production and storage of preserved dairy products seems very promising.