СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПРОДУКТОВ ДЛЯ ДЕТСКОГО ПИТАНИЯ И КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ ИЗ МОЛОКА
METHOD OF PRODUCING BABY FOOD AND FERMENTED MILK PRODUCTS FROM MILK

Изобретение относится к области обработки молока, в частности, обработки обезжиренного животного молока. Изобретение относится к получению продуктов для детского питания, таких как основы детских смесей, а также кисломолочных продуктов из одного и того же исходного материала. Изобретение также относится к продукту для детского питания и кисломолочному продукту, которые можно получить способом согласно изобретению.
Уровень техники
Женское молоко считается «золотым стандартом» питания детей. Переработка животного молока, например, коровьего молока, для большего сходства с составом женского молока известна в технике как «гуманизация» животного молока. Способ гуманизации животного молока включает изменение отношения казеин:сывороточные белки, найденного в животном молоке (например, приблизительно 80:20 для коровьего молока), до желательного отношения для питания детей, найденного в женском молоке, например, от 75:25 до 30:70, или обычно приблизительно 40:60, которое является отношением, найденном в женском молоке в месяцы 0-6 после родов. Кроме того, содержание минералов в животном молоке обычно выше, чем содержание, найденное в женском молоке. Таким образом, гуманизация животного молока также включает снижение содержания минералов.
Получение продуктов, подходящих для применения в детском питании, обычно включает смешивание, мокрое или сухое, различных очищенных по отдельности компонентов в соответствующих соотношениях. Существующие процессы производства требуют несколько молочных ингредиентов от поставщиков посредников, включая сепарированное молоко или его концентрат, включая сухое сепарированное молоко, деминерализованную сыворотку или ее концентрат, включая сухую деминерализованную сыворотку, концентраты или изоляты сывороточных белков, обычно в виде порошков, и чистую лактозу, обычно в форме порошка, для включения в состав сбалансированной по питательным веществам детской смеси.
Процессы мембранной фильтрации при производстве продуктов для детского питания из молока известны из WO 2013/137714, WO 2015/041529, US 5503865, EP 1133238, WO 2013/068653, WO 2014/163493 и WO 2014/163494. Ни в одном из них не раскрывается продуктивный и экономически эффективный способ снижения потоков отходов, в частности, избыточного казеина, который обычно остается, когда из молока производят продукты для детского питания. В WO 2015/041529 этот избыточный казеин используют для получения продукта питания, подходящего для младенцев в возрасте 6-36 месяцев.
В технике остается потребность в способе, который позволит продуктивно и экономически эффективно получать продукты для детского питания из молока, который также снизит некоторые потоки отходов.
Сущность изобретения
Изобретение относится к способу одновременного получения продукта для детского питания и кисломолочного продукта из обезжиренного животного молока. Изобретение также относится к продукту для детского питания, полученному способом согласно изобретению, и молочному продукту, полученному способом согласно изобретению. Способ по настоящему изобретению включает
(а) переработку молока в поток казеина, поток сывороточного белка и поток лактозы путем
(i) фильтрации обезжиренного животного молока на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать бактерии и пропускать молочные белки, с образованием дебактеризованного молока как пермеата;
(ii) фильтрации пермеата, образовавшегося на стадии (i), на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать казеин и пропускать сывороточные белки, с образованием потока казеина как ретентата и пермеата, включающего сывороточный белок;
(iii) фракционирования пермеата, образовавшегося на стадии (ii), на поток сывороточного белка и поток лактозы;
(b) объединение части потока казеина, по меньшей мере части потока сывороточного белка, образовавшегося на стадии (а), и источника лактозы для получения рекомбинированного потока, причем поток лактозы включает кислую сыворотку;
(с) использование рекомбинированного потока, образовавшегося на стадии (b), в производстве продукта для детского питания;
(d) использование части потока казеина, образовавшегося на стадии (а), в производстве кисломолочного продукта.
Способ по изобретению изящно позволяет использовать все компоненты поступающего обезжиренного животного молока и свести к минимуму количество потоков отходов, которые получены. Согласно предпочтительному воплощению, способ позволяет получать как продукт для детского питания, так и кисломолочный продукт из поступающего обезжиренного животного молока как единственного источника белка. Другим преимуществом способа по изобретению является то, что оба продукта производятся продуктивно и экономически эффективно с минимальными требованиями по обогащению.
Предпочтительные воплощения
1. Способ получения продукта для детского питания и кисломолочного продукта из обезжиренного животного молока, включающий
(а) переработку молока в поток казеина, поток сывороточного белка и поток лактозы путем
(i) фильтрации обезжиренного животного молока на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать бактерии и пропускать молочные белки, с образованием дебактеризованного молока как пермеата;
(ii) фильтрации пермеата, образовавшегося на стадии (i), на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать казеин и пропускать сывороточные белки, с образованием потока казеина как ретентата и пермеата, включающего сывороточный белок;
(iii) фракционирования пермеата, образовавшегося на стадии (ii), на поток сывороточного белка и поток лактозы;
(b) объединение части потока казеина, по меньшей мере части потока сывороточного белка, образовавшегося на стадии (а), и источника лактозы для получения рекомбинированного потока, причем поток лактозы включает кислую сыворотку;
(с) использование рекомбинированного потока, образовавшегося на стадии (b), в производстве продукта для детского питания;
(d) использование части потока казеина, образовавшегося на стадии (а), в производстве кисломолочного продукта.
2. Способ согласно воплощению 1, причем кислую сыворотку, которую используют при объединении на стадии (b), получают как побочный продукт во время производства на стадии (d).
3. Способ согласно воплощению 1 или 2, причем кислую сыворотку получают в виде потока жидкости со стадии сепарации во время производства кисломолочного продукта.
4. Способ согласно любому из предыдущих воплощений, причем кислую сыворотку перед использованием в качестве источника лактозы на стадии (b) подвергают деминерализации, причем предпочтительно деминерализация включает по меньшей мере одну из стадий осаждения солей, электродиализа, кристаллизации лактозы и ионного обмена, необязательно в комбинации с нанофильтрацией.
5. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем по меньшей мере часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), используют в качестве источника лактозы на стадии (b) и/или используют в производстве на стадии (d).
6. Способ согласно воплощению 5, причем часть, предпочтительно 50-95 мас.% от всей массы лактозы потока лактозы используют в качестве источника лактозы на стадии (b), и часть потока лактозы, предпочтительно оставшуюся часть, используют в производстве на стадии (d).
7. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем кислую сыворотку и по меньшей мере часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), объединяют и затем подвергают деминерализации согласно воплощению 4 перед использованием в качестве источника лактозы на стадии (b).
8. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем объединение на стадии (b) выполняют так, что массовое отношение сывороточного белка к казеину в рекомбинированном потоке находится в интервале 90:10-40:60.
9. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем на стадия (d) включает объединение части потока казеина, образовавшегося на стадии (а), с источником сывороточного белка, предпочтительно с обезжиренным животным молоком, причем предпочтительно массовое отношение белка из потока казеина к белку из источника сывороточного белка находится в интервале 0,1-9,0, наиболее предпочтительно в интервале 0,5-2,0.
10. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем 10-50 мас.% потока казеина, образовавшегося на стадии (а), относительно общей массы казеина, подвергают обработке на стадии (b), и оставшуюся часть обработке на стадии (d).
11. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем фракция потока казеина, образовавшегося на стадии (а), которую подвергают обработке на стадии (b) и которую используют на стадии (d), регулируется желательным массовым отношением сывороточного белка к казеину в рекомбинированном потоке.
12. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем коэффициент объемной концентрации, при котором работает стадия ультрафильтрации, находится в интервале 20-200.
13. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем производство на стадии (с) включает по меньшей мере одну из стадий сушки, концентрирования, добавления витаминов, минералов, липидов и/или пищевых волокон, и упаковки.
14. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем кисломолочный продукт выбирают из группы, включающей ферментированные молочные продукты и кислые сыры, предпочтительно кисломолочный продукт представляет собой процеженный йогурт.
15. Способ согласно любому из предшествующих воплощений, причем обезжиренное животное молоко является единственным источником белка для продукта для детского питания, предпочтительно как для продукта для детского питания, так и для кисломолочного продукта.
16. Продукт для детского питания, получаемый на стадии (b) способа согласно любому из воплощений 1-15.
17. Кисломолочный продукт, получаемый на стадии (d) способа согласно любому из воплощений 1-15.
Подробное описание
В способе по изобретению обрабатывают обезжиренное животное молоко для получения продукта для детского питания и кисломолочного продукта. В способе стадии (а)-(с) относятся к производству продукта для детского питания и стадии (а) и (d) к производству кисломолочного продукта. Настоящее изобретение объединяет процесс производства кисломолочного продукта и процесс производства продукта для детского питания для того, чтобы минимизировать потоки отходов и в одно и то же время продуктивно и экономически эффективно получать оба продукта при необходимости минимального обогащения. Авторы изобретения неожиданно обнаружили, что компоненты, которые обычно отбрасывают как отходы в случае одной формы продукта, образуют превосходные компоненты для использования при получении другого продукта, так что потоки отходов сводятся к минимуму, и минимизируется необходимость обогащения другими компонентами. Иными словами, казеин, который остается, когда из молока производят продукт для детского питания, превосходно подходит для использования в производстве кисломолочных продуктов, и, согласно предпочтительному воплощению, кислая сыворотка, которая остается, когда согласно настоящему изобретению производят кисломолочный продукт из казеина, превосходно подходит для использования в производстве продукта для детского питания.
Преимущество настоящего изобретения состоит не только в открытии, что остаточный казеин с производства продукта для детского питания из молока превосходно подходит для производства кисломолочных продуктов, но также в открытии того, что кислую сыворотку - побочный продукт последнего процесса можно эффективно использовать в производстве продукта для детского питания из молока. В сравнении с отдельными процессами комбинированный процесс получения продукта для детского питания, а также кисломолочного продукта согласно настоящему изобретению уменьшает потребность в добавлении ингредиентов извне, в особенности, в производстве продуктов для детского питания, и в то же время используются по существу все компоненты поступающего обезжиренного молока для ценных продуктов. По существу, в значительной степени избегается образование отходов.
В первом аспекте изобретение относится к способу производства продукта для детского питания и кисломолочного продукта из обезжиренного животного молока, включающему
(а) переработку молока в поток казеина, поток сывороточного белка и поток лактозы путем
(i) фильтрации обезжиренного животного молока на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать бактерии и пропускать молочные белки, с образованием дебактеризованного молока как пермеата;
(ii) фильтрации пермеата, образовавшегося на стадии (i), на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать казеин и пропускать сывороточные белки, с образованием потока казеина как ретентата и пермеата, включающего сывороточный белок;
(iii) фракционирования пермеата, образовавшегося на стадии (ii), на поток сывороточного белка и поток лактозы;
(b) объединение части потока казеина, по меньшей мере части потока сывороточного белка, образовавшегося на стадии (а), и источника лактозы для получения рекомбинированного потока, причем поток лактозы включает кислую сыворотку;
(с) использование рекомбинированного потока, образовавшегося на стадии (b), в производстве продукта для детского питания;
(d) использование части потока казеина, образовавшегося на стадии (а), в производстве кисломолочного продукта.
Этот способ, включая его предпочтительные воплощения, которые дополнительно определяются ниже, также называется способом по изобретению.
В другом аспекте изобретение относится к продукту для детского питания, получаемому на стадии (с) способа по изобретению. В одном воплощении этот аспект изобретения относится к продукту для детского питания, полученному на стадии (с) способа по изобретению.
В другом аспекте изобретение относится к кисломолочному продукту, получаемому на стадии (d) способа по изобретению. В одном воплощении этот аспект изобретения относится к кисломолочному продукту, полученному на стадии (d) способа по изобретению.
Источник лактозы, используемый на стадии (b), включает или образуется из кислой сыворотки, предпочтительно кислой сыворотки, полученной как побочный продукт во время производства на стадии (d). По существу, кислая сыворотка возвращается из процесса получения кисломолочного продукта в процесс получения продукта для детского питания, что делает особенно эффективным использование потоков, которые обычно являются потоками отходов. В предпочтительном воплощении источником лактозы является кислая сыворотка, которая по существу лишена минералов и белков. Кислую сыворотку предпочтительно подвергают обработке на стадиях деминерализации и/или удаления белка, и получают указанную кислую сыворотку, по существу лишенную минералов и белков.
Здесь предпочтительно, когда по меньшей мере часть, предпочтительно весь поток лактозы, образовавшийся на стадии (а), используется как источник лактозы (или его часть) на стадии (b) и/или используется в производстве на стадии (d). В одном воплощении источник лактозы включает по меньшей мере часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), и кислую сыворотку, предпочтительно кислую сыворотку, полученную как побочный продукт во время производства на стадии (d).
Здесь предпочтительно, когда весь поток казеина, образовавшийся на стадии (а), используется на стадиях (b) и (d). Часть потока казеина, образовавшегося на стадии (а), используют в производстве на стадии (d), и часть потока казеина, предпочтительно оставшаяся часть, подвергают объединению на стадии (b) и включают в рекомбинированный поток.
Здесь предпочтительно, когда весь поток сывороточного белка, образовавшийся на стадии (а), используется на стадии (b).
В контексте настоящего изобретения всякий раз, когда некий поток или композиция упоминается как «образовавшийся(аяся) на» некоторой стадии способа, например, рекомбинированный поток, образовавшийся на стадии (b), указанные поток или композиция могут представлять собой композицию, которая получена непосредственно на указанной стадии способа. Кроме того, если такие непосредственно полученные поток или композиция подвергаются переработке на одной или нескольких дополнительных стадиях, например, частичному упариванию и/или добавлению воды или других компонентов, поток или композиция также рассматриваются как образовавшиеся на той конкретной стадии способа. Таким образом, если рекомбинированный поток со стадии (b) может быть частично упарен до того, как он поступает на производство продукта для детского питания на стадии (с), поступающий на стадию (с) поток все еще рассматривается как рекомбинированный поток, образовавшийся на стадии (b).
В одном воплощении поток казеина, полученный на стадии (а), используют непосредственно на стадии (b) и (d) без значительного изменения. В одном воплощении поток сывороточного белка, полученный на стадии (а), используют непосредственно на стадии (b) без значительного изменения. В одном воплощении пермеат, полученный на стадии (i), используют непосредственно на стадии (ii) без значительного изменения. В одном воплощении пермеат, полученный на стадии (ii), используют непосредственно на стадии (iii) без значительного изменения.
В контексте настоящего изобретения термин «поток» относится к жидкой композиции, хотя не исключается присутствие некоторого количества твердого материала, например, в виде суспензии, до тех пор, пока композиция может быть переработана на обычных молокозаводах.
Способом по изобретению производят два различных продукта: продукт для детского питания и кисломолочный продукт, которые оба получают из обезжиренного молока. В контексте настоящего изобретения термин «продукт для детского питания» относится к подходящим для питания детей питательным композициям на молочной основе, которые обычно находятся в форме восстанавливаемого порошка или готовой к употреблению жидкой композиции, или относится к основам детских смесей, которые подходят для изготовления детских смесей и которые включают все или почти все необходимые ингредиенты в требуемых для питания детей количествах. Предпочтительно настоящий способ является способом для получения детских смесей, молочных смесей при продолжении роста или основ для них. В контексте настоящего изобретения продукт для детского питания отличается от кисломолочного продукта.
В контексте настоящего изобретения термин «кисломолочный продукт» относится к ферментированным молочным продуктам (например, йогуртам) и кислым сырам, во время производства которых образуется кислая сыворотка как побочный продукт, таким как домашние сыры, процеженные йогурты или греческие йогурты. Кисломолочные продукты, во время производства которых образуется кислая сыворотка как побочный продукт при их изготовлении, особенно предпочтительны, так как кислая сыворотка выгодно используется в качестве источника лактозы на стадии (b) способа по изобретению.
В предпочтительном воплощении кисломолочный продукт представляет собой процеженный ферментированный молочный продукт. Способы получения процеженных ферментированных молочных продуктов известны в технике, например, из WO 2014/114970 или WO 2014/169171. В настоящем описании термин «кислый сыр» относится к кислому типу сыров или «сырам кислотной коагуляции», таким как домашний сыр или сыры подобных типов. Как известно в технике, кислые сыры являются такими сырами, которые дают кислую сыворотку как побочный продукт во время их производства. Иными словами, при производстве кислых сыров для образования коагулятов используют кислоты. Такие способы производства кислых сыров хорошо известны в технике. В одном воплощении кислый сыр выбирают из домашнего сыра и кисломолочного сыра. Предпочтительно кисломолочный продукт в связи с настоящим описанием является продуктом, способ производства которого включает стадию, на которой сыворотку отделяют от сгустка. Такое отделение может включать центрифугирование, фильтрацию и/или процеживание.
В способе по настоящему изобретению используют молоко в качестве исходного материала на стадии (а) и, необязательно, на стадии (d). Обезжиренное животное молоко подвергается обработке на стадии (а) и может быть использовано в комбинации с по меньшей мере частью потока казеина в производстве на стадии (d). В контексте изобретения термин «обезжиренное молоко» относится к молоку с пониженным содержанием жира по сравнению с цельным молоком. Типично содержание жира в обезжиренном молоке находится в интервале 0-2 мас.%, предпочтительно 0-1 мас.%, предпочтительнее 0-0,2 мас.%, наиболее предпочтительно 0-0,05 мас.% относительно всей массы обезжиренного молока. В одном воплощении обезжиренное молоко представляет собой сепарированное молоко. В способе по настоящему изобретению используют животное молоко, которое не относится к женскому молоку, предпочтительно коровье молоко. Наиболее предпочтительно использовать коровье сепарированное молоко. В одном воплощении способ включает стадию обезжиривания молока для получения обезжиренного животного молока, которое затем подвергают обработке на стадии (а). В данном случае необезжиренное животное молоко или именно животное молоко или цельное животное молоко подвергают обработке на стадии обезжиривания. Стадия обезжиривания дает обезжиренное животное молоко.
Хотя в способе по изобретению в качестве поступающего молока можно использовать молоко, подвергнутое тепловой обработке, предпочтительно, чтобы поступающее обезжиренное животное молоко не подвергалось тепловой обработке. В одном воплощении способ по изобретению не включает какую-либо стадию обработки жидкого потока пастеризацией или стерилизацией, предпочтительно, никакую тепловую обработку перед сушкой, обычно сушкой распылением, в конце стадии (с). По существу, в конечных продуктах нативное состояние белков сохраняется настолько, насколько возможно, что благоприятно для детей.
Стадия (а)
На стадии (а) обезжиренное животное молоко перерабатывают или фракционируют на поток казеина, поток сывороточного белка и поток лактозы. Здесь поток казеина представляет собой жидкую композицию, включающую казеин, которая обогащена казеином по сравнению с содержанием казеина в поступающем обезжиренном животном молоке, поток сывороточного белка представляет собой жидкую композицию, включающую сывороточный белок, которая обогащена сывороточным белком по сравнению с содержанием сывороточного белка в поступающем обезжиренном животном молоке, и поток лактозы представляет собой жидкую композицию, включающую лактозу, которая обогащена лактозой по сравнению с содержанием лактозы в поступающем обезжиренном животном молоке. В контексте настоящего изобретения «обогащенный» означает, что содержание обогащенного компонента в пересчете на сухую массу повышено в одном потоке по сравнению с другим. Таким образом, поток казеина обогащен казеином, т.е., имеет более высокое содержание казеина, в пересчете на сухую массу, по сравнению с поступающим обезжиренным животным молоком.
На стадии (а) используются методы мембранной фильтрации и включается комбинация микрофильтрации и ультрафильтрации. Подходящие способы мембранной фильтрации известны в технике, например, раскрытые в WO 2013/068653, WO 2013/137714 и WO 2015/041529.
Стадия (а) включает
(i) фильтрацию обезжиренного животного молока на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать бактерии и пропускать молочные белки, с образованием дебактеризованного молока как пермеата;
(ii) фильтрацию пермеата, образовавшегося на стадии (i), на стадии фильтрации через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать казеин и пропускать сывороточные белки, с образованием потока казеина как ретентата и пермеата, включающего сывороточный белок; и
(iii) фракционирование пермеата, образовавшегося на стадии (ii), на поток сывороточного белка и поток лактозы.
На стадии (i) обезжиренное животное молоко дебактеризуют микрофильтрацией через мембрану для микрофильтрации, способную удерживать бактерии и пропускать молочные белки, с образованием дебактеризованного молока как пермеата. Такая бактериальная фильтрация для удаления бактерий известна в технике.
На стадии микрофильтрации (ii) обезжиренное животное молоко фракционируют на два различных потока, каждый из которых обогащен белком определенного типа; производятся обогащенный казеином MF ретентат (MFR) и обогащенный сывороточным белком MF пермеат (MFP). MF на стадии (ii) выполняют через мембрану, которая делает возможным фракционирование казеина и сывороточного белка. Такая мембрана обычно имеет пористость 0,05-0,35 микрон. Предпочтительно используют керамическую мембрану или спиральную (органическую) мембрану.
Согласно предпочтительному воплощению микрофильтрацию на стадии (ii) усиливают диафильтрацией (DF). Диафильтрацию можно выполнить, разбавляя ретентат MF по меньшей мере один раз неким количеством воды или разбавляя поступающее животное сепарированное молоко неким количеством воды и подвергая разбавленное животное молоко MF. Воду для DF можно добавлять в поступающее животное сепарированное молоко или MFR однажды, или общее количество воды для DF можно добавлять в несколько приемов. После каждого добавления воды для DF в поступающее животное сепарированное молоко или MFR разбавленную жидкую композицию подвергают MF.
Во время ультрафильтрации на стадии (iii) большая часть жидкости и немного растворенных веществ в итоге находятся в UF пермеате (UFР), в то время как UF ретентат (UFR) включает по существу весь сывороточный белок в меньшем объеме. Небольшие молекулы, которые проникают через UF мембрану, представляют собой, например, лактозу, одновалентные и поливалентные ионы. Ультрафильтрацию на стадии (iii) можно выполнять с любой UF мембраной, известной в технике, включая керамические мембраны, трубчатые мембраны и органические спиральные мембраны. Предпочтительно UF мембрана представляет собой органическую спиральную мембрану. UF мембрана отсекает молекулярную массу, которая дает возможность белкам, предпочтительно сывороточным белкам, оставаться в ретентате, и позволяет низкомолекулярным растворенным веществам, например, лактозе, проникать через мембрану. UF на стадии (iii) предпочтительно осуществляют с мембраной, отсекающей молекулярную массу самое большее 25 кДа, предпочтительнее самое большее 10 кДа, и предпочтительно по меньшей мере 2,5 кДа, предпочтительнее по меньшей мере 5 кДа. UF на стадии (iii) предпочтительно осуществляют с коэффициентом объемной концентрации (VCF) в интервале 20-200, предпочтительно 50-150, который найден для обеспечения наиболее оптимальных результатов с точки зрения композиции UF ретентата.
В контексте изобретения термин «коэффициент объемной концентрации» или «VCF» является коэффициентом, с которым жидкая композиция является концентрированной после фильтрации, т.е., общий объем поступающего потока до фильтрации, деленный на общий объем ретентата после фильтрации, независимо от общего содержания твердых веществ. Таким образом, когда 5 л жидкой композиции фракционируют через мембрану для ультрафильтрации на 4 л пермеата и 1 л ретентата, такой процесс UF работает с VCF 5/1=5.
Белковая фракция потока казеина, образовавшегося на стадии (а) в форме ретентата микрофильтрации, обычно включает немного сывороточного белка, предпочтительно менее 15 мас.%, предпочтительнее менее 10 мас.% от массы белковой фракции потока казеина, и много казеина. Предпочтительно белковая фракции включает по меньшей мере 85 мас.% казеина, предпочтительнее белковая фракции включает по меньшей мере 90 мас.% казеина. Содержание всех твердых веществ в потоке казеина обычно колеблется от 5 до 30 мас.%, предпочтительно колеблется от 7 до 30 мас.%, наиболее предпочтительно от 17 до 24 мас.% от общей массы потока казеина. Поток казеина представляет собой предпочтительно ретентат микрофильтрации (MFR). Поток казеина также можно назвать концентратом казеина, изолятом казеина, концентратом мицеллярного казеина или изолятом мицеллярного казеина (MCI).
Поток сывороточного белка типично представляет собой жидкую композицию, имеющую общее содержание твердых веществ 5-35 мас.%, предпочтительно 10-30 мас.%, наиболее предпочтительно 20-30 мас.%, и обычно включает 25-90 мас.%, предпочтительно 60-85 мас.% сывороточных белков относительно общей сухой массы. Поток сывороточного белка представляет собой предпочтительно ретентат ультрафильтрации (UFR). Поток сывороточного белка также можно назвать водной композицией, включающей сывороточные белки.
Хотя поток сывороточного белка обогащен сывороточным белком по сравнению с поступающим обезжиренным молоком, он еще может содержать значительные количества казеина в зависимости от строгих условий, при которых выполняют фракционирование казеина и сывороточного белка, типично ультрафильтрации. В одном воплощении поток сывороточного белка включает самое большее 40 мас.%, предпочтительно 5-20 мас.% казеина относительно общей массы белка. Такие изменения в условиях фракционирования и сопровождающие изменения в потоке сывороточного белка известны в технике. В зависимости от количества казеина, присутствующего в потоке сывороточного белка, количество казеина, используемого на стадии объединения (b), можно адаптировать так, что продукт для детского питания имеет отношение сывороточный белок:казеин, которое лежит в предпочтительном отношении 90:10-40:60.
Поток лактозы типично представляет собой жидкую композицию с общим содержанием твердых веществ 3-30 мас.%, предпочтительно 5-22 мас.%. Содержание лактозы в потоке лактозы, образовавшемся на стадии (а), типично составляет по меньшей мере 75 мас.%, предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% или даже по меньшей мере 95 мас.% от всей сухой массы.
Деминерализация
Способ по изобретению предпочтительно включает стадию деминерализации, на которой источник лактозы или один или несколько его компонентов деминерализуют перед тем, как подвергнуть обработке на стадии (b). Поэтому обычно выполняют деминерализацию по меньшей мере части потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), и/или кислой сыворотки, образовавшейся на стадии (d), предпочтительно по меньшей мере кислую сыворотку, образовавшуюся на стадии (d), подвергают деминерализации перед обработкой на стадии (b). Деминерализация особенно предпочтительна в случае производства продуктов для детского питания, для которых обычно требуется меньшее содержание минеральных веществ по сравнению с поступающим молоком.
Таким образом, в одном воплощении кислую сыворотку, предпочтительно кислую сыворотку, образовавшуюся на стадии (d), подвергают деминерализации перед использованием в качестве (части) источника лактозы на стадии (b). Подобным образом, в одном воплощении по меньшей мере часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), предпочтительно UFR, образовавшегося на стадии (iii), подвергают деминерализации перед использованием в качестве (части) источника лактозы на стадии (b).
В случае, когда поток лактозы, образовавшийся на стадии (а), не подвергают обработке стадии (b), но, например, на стадии (d), деминерализация потока лактозы обычно не требуется, так как желательное содержание минералов в кисломолочных продуктах обычно более или менее соответствует содержанию минералов в поступающем молоке. В случае, когда часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), подвергают обработке на стадии (b), и часть подвергают обработке на стадии (d), предпочтительно сначала подвергают деминерализации только часть, которую подвергают обработке на стадии (b).
В предпочтительном воплощении кислую сыворотку, которая образуется на стадии (d), подвергают обработке на стадии (b) как источник лактозы (или его часть) и затем производству продукта для детского питания на стадии (с). Таким образом, предпочтительно, когда кислую сыворотку деминерализуют перед стадией (b). Поэтому в предпочтительном воплощении кислую сыворотку, образовавшуюся на стадии (d), объединяют с частью потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), если имеется, и объединенный источник лактозы подвергают деминерализации перед обработкой его на стадии (b).
Деминерализацию источника лактозы можно выполнять любым методом, известным в технике, таким как электродиализ, ионный обмен, осаждение солей, кристаллизация лактозы, методами мембранной фильтрации, такими как нанофильтрация, необязательно усиленная диафильтрацией, или их комбинацией. В предпочтительном воплощении деминерализация включает по меньшей мере один из таких методов, как осаждение солей, электродиализ, кристаллизация лактозы и ионный обмен, необязательно в комбинации с нанофильтрацией, предпочтительнее деминерализация включает нанофильтрацию в комбинации с по меньшей мере одним из таких методов, как осаждение солей, электродиализ, кристаллизация лактозы и ионный обмен. В предпочтительном воплощении деминерализация включает по меньшей мере электродиализ и/или осаждение солей. В одном предпочтительном воплощении деминерализация включает по меньшей мере нанофильтрацию в комбинации с электродиализом и/или осаждением солей. Авторы изобретения обнаружили, что когда для деминерализации используют только нанофильтрацию, в особенности, для деминерализации пермеата ультрафильтрации как источника лактозы при получении продуктов для детского питания, содержание двухвалентных ионов, таких как ион кальция и фосфат-ион, обычно снижается недостаточно для получения конечного продукта для детского питания согласно нормативным требованиям.
Деминерализацию предпочтительно выполняют так, чтобы удалялись по меньшей мере 20 мас.% или предпочтительно 50 мас.%, предпочтительнее по меньшей мере 70 мас.% или по меньшей мере 80 мас.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 90 мас.% поливалентных ионов, и/или так, чтобы удалялись по меньшей мере 20 мас.% одновалентных ионов, предпочтительнее удалялись по меньшей мере 35 мас.% или по меньшей мере 50 мас.%, наиболее предпочтительно по меньшей мере 60 мас.% одновалентных ионов, присутствующих в потоке лактозы, например, UFR, образовавшемся на стадии (iii).
Стадия (b)
На стадии (b) часть потока казеина, по меньшей мере часть потока сывороточного белка, образовавшегося на стадии (а), и источник лактозы объединяют, и получают рекомбинированный поток. Этот рекомбинированный поток используют для производства продукта для детского питания на стадии (с). Объединение на стадии (b) дает композицию с белковой фракцией, включающей как казеин, так и сывороточный белок в определенном массовом соотношении.
Объединение предпочтительно осуществляют так, что массовое отношение сывороточного белка к казеину в рекомбинированном потоке находится в интервале 90:10-40:60, предпочтительнее в интервале 80:20-50:50, даже предпочтительнее в интервале 75:25-50:50, наиболее предпочтительно в интервале 70:30-55:45. В одном воплощении массовое отношение сывороточного белка к казеину в рекомбинированном потоке составляет примерно 60:40. Точное отношение обычно определяется типом продукта для детского питания, который производят, и может быть отрегулировано так, как известно в технике. Кроме того, большое внимание в технике уделяют аминокислотному профилю продуктов для детского питания. Способ по изобретению обеспечивает оптимальную гибкость в достижении специфического желательного аминокислотного профиля, например, путем регулирования отношения, в котором объединяют потоки сывороточного белка и казеина, или изменения специфических условий процесса микрофильтрации на стадии (а). По существу, с помощью способа по изобретению можно получить оптимальные аминокислотные профили, имеющие сходство с профилями, найденными в женском молоке.
Так как в продуктах для детского питания обычно должно быть меньше казеина и больше сывороточного белка, которые присутствуют в обезжиренном животном молоке, которое подвергают обработке на стадии (а), для рекомбинации с потоком сывороточного белка требуется не весь поток казеина. В настоящем изобретении этот остающийся казеин, который в настоящее время в большинстве случаев отбрасывают, передается для полезного применения в производстве на стадии (d).
Обычно весь поток казеина, образовавшийся на стадии (а), используют на стадии (b) и на стадии (d), так что казеин также не остается или не остается неизрасходованным. Иными словами, поток казеина, образовавшийся на стадии (а), предпочтительно делят между стадиями (а) и (d). Таким образом, предпочтительно, чтобы часть потока казеина, образовавшегося на стадии (а), использовалась в производстве на стадии (d), и часть потока казеина, предпочтительно оставшаяся часть, подвергалась объединению на стадии (b) и включалась в рекомбинированный поток.
В одном воплощении 10-50 мас.%, предпочтительно 12-25 мас.% от всей массы казеина в потоке казеина, образовавшемся на стадии (а), подвергают обработке на стадии (b). Наиболее предпочтительно примерно 16 мас.% от всей массы казеина в потоке казеина, образовавшемся на стадии (а), подвергают обработке на стадии (b). Наиболее предпочтительно остальное подвергают обработке на стадии (d). Количество потока казеина, образовавшегося на стадии (а), которое подвергают обработке на стадии (b), преимущественно регулируется желательным массовым отношением сывороточного белка к казеину в рекомбинированном потоке.
Предпочтительно весь поток сывороточного белка, образовавшийся на стадии (а), подвергают объединению на стадии (b). Подобным образом, предпочтительно, чтобы вся кислая сыворотка, образовавшаяся на стадии (d), подвергалась обработке на стадии (b). Такое использование сывороточного белка, образовавшегося на стадии (а), и кислой сыворотки, образовавшейся на стадии (d), минимизирует количество отходов, которые отбрасывают в процессе, и дает оптимальное использование всех компонентов поступающего молока.
Присутствие лактозы обычно требуется как для производства продукта для детского питания на стадии (с), так и для производства кисломолочного продукта на стадии (d), особенно в случае, когда молочным продуктом является йогурт. Поэтому в способе по изобретению предпочтительно, чтобы по меньшей мере часть потока лактозы, предпочтительно весь поток, образовавшийся на стадии (а), подвергался обработке на стадии (b) и/или на стадии (d). В предпочтительном воплощении поток лактозы, образовавшийся на стадии (а), делят между стадиями (b) и (d). Таким образом, в одном воплощении по меньшей мере часть потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), подвергают обработке на стадии (b). В этом воплощении стадия (b) включает объединение части потока казеина и по меньшей мере части потоков сывороточного белка и лактозы, образовавшихся на стадии (а), и по меньшей мере часть кислой сыворотки, образовавшейся на стадии (d), в рекомбинированный поток.
В одном воплощении 0-50 мас.%, предпочтительно 5-25 мас.% общей массы лактозы в потоке лактозы, образовавшемся на стадии (а), подвергают обработке на стадии (b) как источник лактозы (или его часть). Наиболее предпочтительно оставшуюся часть подвергают обработке на стадии (d). Количество потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), которое подвергают обработке на стадии (b) как источник лактозы (или его часть), преимущественно управляется количеством лактозы, требуемым для стадии (d). В случае, когда количество лактозы в потоке лактозы, образовавшемся на стадии (а)(iii), которое подвергают обработке на стадии (b), может быть недостаточным для производства продукта для детского питания, можно использовать дополнительную лактозу, которая присутствует в кислой сыворотке, образовавшейся на стадии (d). Отсюда следует, что не вся лактоза из потока лактозы может потребоваться для того, чтобы обеспечить желательное содержание лактозы в рекомбинированном потоке, так что оставшуюся лактозу можно благоприятно использовать на стадии (d) как добавку во время производства кисломолочного продукта, что также снижает количество отходов.
В одном воплощении часть потока казеина объединяют со всем потоком сывороточного белка, частью потока лактозы и всей кислой сывороткой. В одном воплощении часть потока казеина объединяют со всем потоком сывороточного белка, всем потоком лактозы и всей кислой сывороткой. В одном воплощении часть потока казеина объединяют со всем потоком сывороточного белка и всей кислой сывороткой без потока лактозы.
В одном воплощении часть MFR, образовавшегося на стадии (ii), объединяют с по меньшей мере частью UFR, образовавшегося на стадии (iii), и кислой сывороткой, образовавшейся на стадии (d).
На стадии (b) два или больше потоков рекомбинируют в один поток. Такая рекомбинация может происходить один раз (потоки объединяют одновременно) или поэтапно (потоки объединяют последовательно). В одном воплощении кислую сыворотку, образовавшуюся на стадии (d), объединяют с потоком лактозы, образовавшимся на стадии (iii), перед деминерализацией, так что они оба могут быть деминерализованы перед объединением с потоками казеина и сывороточного белка. Объединение можно выполнять как мокрое смешивание или как сухое смешивание или даже как комбинацию того и другого. Предпочтительно объединение происходит как мокрое смешивание, при котором смешивают жидкие композиции в соответствующих количествах.
Стадия (с)
На стадии (с) рекомбинированный поток, образовавшийся на стадии (b), используют для производства продукта для детского питания. Такое производство известно в технике и обычно включает одну или несколько стадий из сушки, концентрирования, добавления витаминов, минералов, липидов и/или пищевых волокон, тепловой обработки, гомогенизации, упаковки. В предпочтительном воплощении стадия (с) не включает тепловую обработку и включает одну или несколько стадий из сушки, концентрирования, добавления витаминов, минералов, липидов и/или пищевых волокон и упаковки. Предпочтительно стадия (с) включает по меньшей мере стадию сушки, наиболее предпочтительно все из вышеуказанных стадий.
Хотя один или несколько отдельных потоков могут быть высушены перед объединением на стадии (b), предпочтительно сушить рекомбинированный поток, образовавшийся на стадии (b), предпочтительно сушкой распылением. По существу, в производстве продукта для детского питания необходима только одна стадия сушки. Кроме того, сушка обычно снижает содержание нативного белка, и выполнение нескольких стадий сушки таким образом ведет к пониженному содержанию нативного белка в конечном продукте для детского питания. В предпочтительном воплощении способ по изобретению включает только одну стадию сушки, когда сушат рекомбинированный поток на стадии (с), предпочтительно сушкой распылением. Из-за присущей ограниченной тепловой нагрузки, производимой на жидкую питательную композицию сушкой распылением, значительные количества белка остаются нативными во время этой стадии, так что содержание нативного белка в конечном продукте для детского питания является настолько высоким, насколько возможно.
В одном воплощении рекомбинированный поток предпочтительно концентрируют перед сушкой. Такое концентрирование можно выполнить любыми способами, известными в технике, такими как обратный осмос (RO), нанофильтрация (NF) и/или упаривание.
Тепловая обработка известна в технике и может представлять собой, например, пастеризацию, такую как HTST, ESL или UHT, или стерилизацию, например, стерилизацию сухим горячим воздухом или стерилизацию паром. Так как дебактеризация происходит во время стадии (i), предпочтительно, что в производстве на стадии (с) никакой дополнительной тепловой обработки не требуется.
В зависимости от желательного типа продукта для детского питания может быть желательно добавление некоторых компонентов, таких как витамины, минералы, липиды и/или пищевые волокна. Такое добавление можно выполнять до, во время или после объединения на стадии (b), и/или необязательно до или после стадии сушки. Специалист знает требования к определенным типам продуктов для детского питания, например, из Директивы EU 91/321/ЕЕС или Директивы EU 2006/141/ЕС, или от Управления по контролю качества пищевых продуктов и лекарственных средств США, 21 CPR Ch 1 part 107, и способен отрегулировать композицию рекомбинированного потока для того, чтобы удовлетворить эти требования.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к продукту для детского питания, который можно получить способом по изобретению, т.е., можно получить на стадии (с). Авторы изобретения обнаружили, что усвояемость белковой фракции в продукте для детского питания по изобретению, т.е., который можно получить способом по изобретению, улучшена по сравнению с белковыми фракциями известных продуктов для детского питания. В настоящем описании улучшенной усвояемостью названа усвояемость, более близкая к усвояемости женского молока. Усвояемостью обычно называют скорость переваривания, предпочтительно скорость переваривания белка. К тому же сывороточный белок, получаемый способом по настоящему изобретению, составляет экономически привлекательный источник для включения в детские смеси.
В одном аспекте настоящее изобретение относится к сывороточному белку как присутствующему в потоке сывороточного белка, получаемому способом по изобретению, т.е., получаемому на стадии (а)(iii), который включается в продукт для детского питания, получаемый на стадии (с). Указанный белковый продукт проявляет улучшенную усвояемость также в сухой форме. Указанный сывороточный белок предпочтительно присутствует с казеином в отношении сывороточный белок:казеин в интервале 90:10-40:60, предпочтительнее в интервале 80:20-50:50, даже предпочтительнее в интервале 75:25-50:50, наиболее предпочтительно в интервале 70:30-55:45. Сывороточный белок, получаемый по настоящему изобретению, показывает кинетику переваривания более близкую к женскому молоку, чем существующая промышленная детская смесь.
et al.
Clin. Nutr.,
2013
Специалист может определить степень усвояемости, например, из Van de Braak  (, 32, 765-771). Предпочтительным способом определения усвояемости является способ согласно приведенному далее тесту на усвояемость.
Тест на усвояемость
Условия в желудке и кишечнике успешно имитируются в последовательных биореакторах в системе параллельных биореакторов. В каждом реакторе условия являются динамичными в том смысле, что рН следует заданной кривой и непрерывно добавляются свежие искусственные пищеварительные соки. Биохимические условия в желудке и кишечнике, т.е., активность ферментов, концентрация желчи и рН, регулируются для имитации условий у детей, принявших дозу детской смеси в 200 мл. Переваривание в желудке имитируют путем добавления раствора пепсин/липаза (доза 10 мл+0,5 мл/мин), содержащего 37,5 мг липазы (DF Amano 15) и 15 мг пепсина (Sigma P7012) на 300 мл, причем в то же время постепенно снижают рН до 4,3, добавляя HCl в течение 2 часов. Переваривание в кишечнике имитируют при нейтральном pH (7,2) после добавления гидроксида натрия/карбоната натрия и смеси панкреатин/экстракт желчи (доза 45 мл+1 мл/мин), содержащей 7,5 г панкреатина (4 × USP, Pfizer) и 2,5 г экстракта желчи (порошок свиной желчи, Sigma B8631) на 500 мл, за 2 часа. Берут образцы с определенными интервалами, чтобы следить за перевариванием белка со временем. Образцы подвергают химическому анализу, включающему анализ расхода субстрата методом SDS-page, генерации первичных аминогрупп методом OPA, образования небольших пептидов методом SEC-ВЭЖХ и образования свободных аминокислот методом UPLC. С использованием такого протокола можно легко сравнить скорость переваривания одного компонента, такого как источник белка, или пищевого продукта, содержащего источник белка, со скоростью переваривания другого источника белка или пищевого продукта, содержащего источник белка.
В другом предпочтительном воплощении настоящее изобретение относится к детской смеси, получаемой на стадии (с), содержащей молочные белки, получаемые способом по настоящему изобретению, т.е., получаемые на стадии (а). Указанные молочные белки предпочтительно включают сывороточный белок и казеин, предпочтительно присутствующие в отношении в интервале 90:10-40:60, предпочтительнее в интервале 80:20-50:50, даже предпочтительнее в интервале 75:25-50:50, наиболее предпочтительно в интервале 70:30-55:45. Сывороточный белок и казеин, получаемые по настоящему изобретению, показывают кинетику переваривания, более близкую к женскому молоку, чем существующая промышленная детская смесь. Предпочтительно казеин и сывороточные белки, получаемые по настоящему изобретению, показывают кинетику переваривания, когда после двух часов переваривания, предпочтительно переваривания в желудке, более 70% всего казеина и сывороточного белка, введенных изначально, еще интактные. Предпочтительнее указанная кинетика переваривания такова, что после двух часов переваривания более 80% введенных изначально казеина и сывороточного белка еще интактные. Предпочтительно указанная кинетика переваривания соответствует тесту на переваривание, указанному в примере 2.
Предпочтительно сывороточные белки, получаемые по настоящему изобретению, показывают кинетику переваривания, когда после двух часов переваривания, предпочтительно переваривания в желудке, более 70% всего сывороточного белка, введенного изначально, еще интактные. Предпочтительнее указанная кинетика переваривания такова, что после двух часов переваривания более 80% или даже 90% введенного изначально сывороточного белка еще интактные. Предпочтительно указанная кинетика переваривания соответствует тесту на переваривание, указанному в примере 2.
В одном аспекте изобретение относится к способу или применению для улучшения усвояемости белковой фракции, включенной в продукт для детского питания, включающим получение продукта для детского питания способом по настоящему изобретению. В одном аспекте изобретение относится к способу или применению для кормления младенца, предпочтительно младенца в возрасте 0-6 месяцев, включающим введение указанному младенцу продукта для детского питания по изобретению.
В одном воплощении изобретение относится к применению белковой фракции, получаемой на стадии (а) способа по изобретению, в частности, потока сывороточного белка, получаемого на стадии (iii), для улучшения усвояемости по определению в настоящем описании, и типично относится к улучшенной кинетике переваривания, т.е., кинетике переваривания, более близкой к кинетике переваривания, наблюдаемой для женского молока. Согласно настоящему аспекту, сывороточный белок, получаемый на стадии (а)(iii) способа по изобретению, используют как часть или как всю белковую фракцию в продукте для детского питания. Предпочтительно белковую фракцию получают на стадии (а) и части стадии (b), где поток казеина объединяют с потоком сывороточного белка. Авторы настоящего изобретения нашли, что поток сывороточного белка по изобретению, в частности, когда объединен с потоком казеина по изобретению, проявляет улучшенную усвояемость.
Применение по настоящему изобретению можно также сформулировать как продукт для детского питания, включающий белковую фракцию, определенную в настоящем описании, для применения при улучшении усвояемости, или как способ улучшении усвояемости, включающий введение субъекту, нуждающемуся в этом, обычно младенцу, продукта, включающего белковую фракцию, определенную в настоящем описании, или как применение белковой фракции, определенной в настоящем описании, для производства продукта для детского питания для улучшения усвояемости. Применение, способ или продукт для детского питания для применения согласно настоящему аспекту могут быть для медицины или не для медицины.
Стадия (d)
На стадии (d) часть потока казеина перерабатывают дополнительно для получения кисломолочного продукта. В предпочтительном воплощении получают кислую сыворотку как побочный продукт. Кисломолочный продукт производят из по меньшей мере части потока казеина, образовавшегося на стадии (а), и, необязательно, обезжиренного животного молока. Предпочтительно обезжиренное животное молоко такое же животное молоко, которое подвергают обработке на стадии (а), и предпочтительно оно проходит те же стадии предварительной обработки, если проходит.
Кислая сыворотка, также называемая кислой молочной сывороткой, является побочным продуктом обычного процесса при получении кисломолочных продуктов и обычно отбрасывается как отходы. Кислая сыворотка включает ценные соединения, такие как лактоза. С учетом быстро возрастающего спроса на кисломолочные продукты, в частности йогурты, возрастающий поток отходов с кислой сывороткой становится серьезной проблемой для молочной промышленности, которую изящно решает настоящее изобретение. Предпочтительно часть или весь поток лактозы, образовавшийся на стадии (а), используют в производстве на стадии (d). Любые способы, известные в технике для производства кисломолочных продуктов, можно использовать на стадии (d), например, способ производства йогуртов или способ производства кислых сыров. Стадия (d), как известно в технике, типично включает способ производства кислого сыра или йогурта, предпочтительно перемешанного или процеженного йогурта, из казеина.
Стадия (d) типично включает стадию объединения, на которой поток казеина, образовавшийся на стадии (а), объединяют с одним или несколькими источниками сывороточного белка (например, молоком, концентратом сывороточного белка (WPC), изолятом сывороточного белка (WPI)), сливками, минералами и лактозой. Здесь молоко предпочтительно является обезжиренным животным молоком, предпочтительнее тем же обезжиренным животным молоком, которое подвергают обработке на стадии (а). Здесь лактоза может поступать со стадии (а), со стадии деминерализации, предпочтительно стадии деминерализации по настоящему изобретению, или из внешнего источника, наиболее предпочтительно лактоза по меньшей мере частично поступает со стадии (а). Минералы предпочтительно добавляют, наиболее предпочтительно в форме потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), который не подвергался деминерализации. Наиболее предпочтительно поток казеина, образовавшийся на стадии (а), объединяют с по меньшей мере источником сывороточного белка, предпочтительно обезжиренным животным молоком. Предпочтительно такое объединение является первой стадией в производстве на стадии (d). Иными словами, кисломолочный продукт производят из смеси, включающей по меньшей мере часть потока казеина, образовавшегося на стадии (а), и источник сывороточного белка, предпочтительно обезжиренное животное молоко. Таким образом, в одном воплощении при производстве кисломолочного продукта на стадии (d) используют по меньшей мере часть потока казеина, образовавшегося на стадии (а), и обезжиренное животное молоко. Объединение предпочтительно выполняют так, что массовое отношение белка из потока казеина к белку из источника сывороточного белка находится в интервале 0,1-9,0, наиболее предпочтительно в интервале 0,5-2,0.
Присутствие источника сывороточного белка гарантирует, что сывороточный белок и лактоза присутствуют во время производства кисломолочного продукта. В производстве на стадии (d) также можно использовать дополнительный источник лактозы, такой как поток лактозы (или его часть), образовавшийся на стадии (а), и предпочтительно на стадии (d) его объединяют с потоком казеина, образовавшимся на стадии (а), и обезжиренным животным молоком.
Стадия (d) предпочтительно включает стадию центрифугирования, на которой твердые вещества, которые в итоге образуют кисломолочный продукт, отделяют от жидкого потока, который получают как кислую сыворотку. В предпочтительном воплощении кислую сыворотку, используемую в потоке лактозы, получают как жидкий поток со стадии центрифугирования во время производства на стадии (d). Объединение казеина, сывороточного белка и лактозы для производства кисломолочных продуктов известно в технике и может выполняться так, как считает специалист.
Типично весь поток казеина, образовавшийся на стадии (а), используют или на стадии (b) или на стадии (d), так что лишний казеин не остается. В одном воплощении, в пересчете на общую массу казеина, 50-90 мас.%, предпочтительно 75-88 мас.% потока казеина, образовавшегося на стадии (а), подвергают обработке на стадии (d). Наиболее предпочтительно, в пересчете на общую массу казеина, примерно 84 мас.% потока казеина, образовавшегося на стадии (а), подвергают обработке на стадии (d). Наиболее предпочтительно остаток подвергают обработке на стадии (b).
Подобным образом, предпочтительно, когда весь поток лактозы, образовавшийся на стадии (а), используют или на стадии (b) или на стадии (d), так что лишней лактозы не остается. В одном воплощении, в пересчете на общую массу лактозы, 50-100 мас.%, предпочтительно 75-95 мас.% потока лактозы, образовавшегося на стадии (а), подвергают обработке на стадии (d). Наиболее предпочтительно остаток подвергают обработке на стадии (b).
В предпочтительном воплощении обезжиренное животное молоко является единственным источником белка для обоих продуктов, которые получают способом по изобретению. Предпочтительно весь белок в кисломолочном продукте, который получают на стадии (d), происходит из потока казеина и, необязательно, из того же животного сепарированного молока, которое подвергают обработке на стадии (а). По существу, животное сепарированное молоко является единственным источником белка для кисломолочного продукта.
Любая другая добавка или компонент, известные в технике, подходящие для получения кисломолочных продуктов, могут добавляться в поток казеина, животное молоко или их комбинацию. Подходящие добавки включают молочный жир, стабилизаторы, подсластители, отдушки и т.п.. Использование для производства кисломолочных продуктов молока, которое обогащено такими добавками, известно в технике.
В предпочтительном воплощении производство кисломолочного продукта на стадии (d) дает кислую сыворотку как побочный продукт, который обычно отбрасывают как отходы. Кислая сыворотка известна в технике, и так называют поток сыворотки, который получают при производстве кисломолочных продуктов, таких как йогурты и кислые сыры. Кислая сыворотка обычно представляет собой жидкую композицию, характеризующуюся рН самое большее 5,5 или даже 5,1. Кислая сыворотка обычно содержит, в пересчете на общую сухую массу, 50-90 мас.%, предпочтительно 60-75 мас.% лактозы и 0-20 мас.%, предпочтительно 10-15 мас.% сывороточного белка. Кислая сыворотка также обычно включает минералы, в том числе кальций, калий, магний, натрий, хлорид и фосфат. Общее количество золы в кислой сыворотке типично находится в интервале 8-20 мас.%, предпочтительно 10-15 мас.% от общей сухой массы.
Кислую сыворотку, которая образуется на стадии (d), предпочтительно подвергают объединению на стадии (b) для использования в качестве источника лактозы (или его части) в производстве продукта для детского питания. Содержание золы в кислой сыворотке может быть нежелательно высоким, и поэтому его предпочтительно снижают деминерализацией перед объединением на стадии (b) с потоком сывороточного белка и возможно частью потока казеина, образовавшегося на стадии (а). В одном воплощении кислую сыворотку, образовавшуюся на стадии (d), объединяют с потоком лактозы перед деминерализацией объединенных потоков лактозы и кислой сыворотки. В случае, когда деминерализация потока лактозы может не потребоваться, кислая сыворотка может быть подвергнута деминерализации перед объединением с потоком лактозы без него. Такую деминерализацию можно выполнять любым способом, известным в технике.
Фигуры
Фигура 1 отображает предпочтительное воплощение способа по изобретению. Штриховые стрелки показывают предпочтительные воплощения. MF1=стадия микрофильтрации (i); MF2=стадия микрофильтрации (ii); UF=ультрафильтрация; Деминер.=деминерализация; АD=кисломолочный продукт; IF=продукт для детского питания; L=источник лактозы. Различные потоки представлены числами 1-9: 1=обезжиренное животное молоко; 2=дебактеризованное молоко; 3=ретентат микрофильтрации; 4=пермеат микрофильтрации; 5=ретентат ультрафильтрации; 6=пермеат ультрафильтрации; 7=рекомбинированный поток; 8=кислая сыворотка; 9=деминерализованная лактоза.
Фигура 2 отображает результаты, полученные в примере 2, из которых обнаружено, что белковая фракция детской смеси по изобретению (сплошная линия) переваривается медленнее, чем обычная смесь (пунктирная линия). Инт.=интенсивность полос объединенного белка в геле SDS-PAGE, в % относительно интенсивности при t=0 мин.
Примеры
Пример 1
Переработка обезжиренного молока в поток нативного сывороточного белка
Цельное сырое молоко (закупленное у Dairygold) перерабатывают в фракцию WPC по следующему способу. Молоко и последующие фракции хранят при 4°С на всем производстве. Цельное молоко сепарируют с использованием сепаратора GEA Westfalia при 55°С и охлаждают до 4°С. Сепарированное молоко подвергают микрофильтрации для отделения казеина как от сыворотки, так и от лактозы. Используемая для микрофильтрации мембрана представляет собой спиральную мембрану 0,08 мкм Synder FR (PVDF 800 кДа). Однако можно использовать любую мембрану для микрофильтрации, при условии что казеин остается, в то время как сыворотка/лактоза/растворимые минералы эффективно проходят. Ретентат микрофильтрации сохраняют как фракцию казеина. Пермеат микрофильтрации сохраняют как фракцию сыворотки и лактозы.
Рабочая температура составляет 10°С, и коэффициент концентрации (CF) равен 3. Достигнутый коэффициент CF соотносится с требуемой конечной концентрацией белка казеина в ретентате микрофильтрации. Затем пермеат микрофильтрации подвергают ультрафильтрации для отделения сывороточного белка от лактозы при рабочей температуре 10°С с VCF 90. Достигнутый коэффициент CF соотносится с требуемой конечной концентрацией сывороточного белка в ретентате ультрафильтрации. В этой пробе получают WPC 70.
Используемая мембрана для ультрафильтрации представляет собой спиральную мембрану Synder 10 кДа ST (PES 10 кДа). Однако можно использовать любую мембрану для ультрафильтрации, при условии что сывороточные белки остаются, в то время как лактоза и минералы эффективно проходят. Добавляют среду для диафильтрации для улучшения производительности мембран (200% от начального объема исходного сепарированного молока). Концентрированную жидкость WPC 70 (DM 11%) хранят при 4°С.
Жидкость WPC 70 нагревают до 30°С и сушат распылением при 11% DM. Используемая распылительная сушилка представляет собой пилотную сушилку для одностадийной сушки, работающую при температуре на входе 185°С и температуре на выходе 90°С. Затем высушенный WPC 70 рекомбинируют с источником казеина, лактозой и минералами для соответствия их композициям детских смесей.
Закупают коммерчески доступную детскую смесь (Frisolac Gold, казеина 4,2 г/100 г сухого продукта или 0,55 г/100 мл готовой к употреблению, сывороточного белка 6,4 г/100 г сухого продукта или 0,83 г/100 мл готовой к употреблению) и используют в сравнении с композицией, включающей сывороточные белки, полученные согласно способу, описанному в примере 1 выше.
Пример 2
Тест на усвояемость
В этом протоколе описывается имитация процессов переваривания с использованием мультиферментера периодического действия от DasGip. Используемые условия создаются конкретно для имитации переваривания порции детской смеси в 200 мл ребенком в возрасте 6-12 месяцев. Объемы, описанные в этом протоколе, все уменьшены с коэффициентом 0,175 для возможности использования 0,1-л реакторов с верхнеприводной магнитной мешалкой с начальным объемом детской смеси (IF) 35 мл.
Получение растворов
2
2
2
2
3
2
2
3
3
Glycine max,
Свежие исходные растворы, которые используют во время теста на усвояемость, получают перед началом испытания. Концентрированный 20× желудочный электролитный раствор с плотностью 1,05438 г/мл получают в деминерализованной воде путем растворения 62 г NaCl, 22 г KCl, 3 г CaCl·2HO при перемешивании в объеме деминерализованной воды для достижения объема 1000 мл. Получают 1 л электролита слюны (1×) в деминерализованной воде путем растворения 6,2 г NaCl, 2,2 г KCl, 0,3 г CaCl·2HO и 1,2 г NaHCO и доведения pH до 6,3 концентрированной HCl. Используют натрий-ацетатный буфер с pH 5,0 при 0,93 M/л. Получают концентрированный 25× электролитный раствор тонкого кишечника (SIES) с плотностью 1,09275 г/мл путем добавления 125 г NaCl, 15 г KCl и 7,5г CaCl·2HO и доведения pH до 7 концентрированным раствором NaOH. Раствор ингибитора интестинальной протеазы содержит ингибитор трипсина и химотрипсина ( SIGMA, T9777), растворенный в milliQ воде при 0,58 мг/мл. На интестинальный образец используют 2 мл. Соляную кислоту (Merck, Substrate A) используют при 0,25 M. Раствор NaHCO/NaOH (субстрат B) получают, растворяя 84 г NaHCO и 40 г NaOH.
Свежие рабочие растворы получают как описано далее
Получают 50 мл слюны путем добавления 30 мг α-амилазы (Sigma A-6211) к 50 мл электролита слюны, из которых по 5,8 мл добавляют в каждый реактор перед инокуляцией. Получают 300 мл желудочного сока, добавляя 15 мл исходного концентрированного желудочного электролита и 3 мл 1 M натрий-ацетатного буфера, pH=5,0, к 282 мл деминерализованной воды, из которых необходимо 12,3 мл на реактор. Раствор охлаждают на льду, и добавляют ферменты, когда температура достигает уровня ниже 8°C. Затем добавляют 37,5 мг липазы DF Amano 15 и 15 мг пепсина (Sigma P7012-109) и перемешивают в течение 10 минут. Хранят на льду. Получают 500 мл кишечного сока, добавляя 2,5 г порошка экстракта свиной желчи (Sigma) к 250 мл, постепенно растворяя в 250 мл, холодной деминерализованной воды, и растворяя в 150 мл холодной деминерализованной воды 7,5 г панкреатина (Pfizer), и объединяя 115 мл холодной деминерализованной воды с 250 мл раствора желчи и 125 мл раствора панкреатина с 10 мл концентрированного исходного SIES до общего объема 500 мл. Во время эксперимента раствор держат на льду и постоянно перемешивают. Используют по 31,5 мл на реактор.
Аппаратура и испытание образцов
Испытываемые продукты из примера 1 помещают в реакторы мультиферментеры периодического действия (DasGip), и аппараты эксплуатируют согласно инструкциям изготовителя. Магнитную мешалку используют при 200 об/мин для перемешивания кислоты и ферментов во время переваривания. Коротко, добавляют в реакторы по 38 мл испытываемого образца, и в различные моменты времени (от t=0 минут до t=130 минут) экстрагируют предварительно установленное количество образца (3 мл при t=0 и 2 мл в последующие моменты времени), сразу замораживают и хранят для дальнейшего анализа SDS-PAGE и количественного определения сигнала из полос различных белков.
Схема введения растворов
Время SIM
Прошедшее время
pH
Момент взятия пробы
Объем пробы
Примечания
00:00
0
6,8
0
3 мл
00:05
5
6,8
-
-
Начало добавления желудочного сока
00:15
15
10'
2 мл
00:25
25
6,5
-
-
00:35
35
30'
2 мл
00:45
45
6,2
-
-
01:05
65
5,8
60'
2 мл
01:35
95
5,0
90'
2 мл
02:05
125
4,3
120'
2 мл
Прекращение добавления желудочного сока
02:10
130
5,4
-
-
02:15
135
6,5
-
-
Начало добавления кишечного сока
02:17
137
122'
2 мл
02:21
141
6,7
126'
2 мл
02:25
145
130'
2 мл
Желудочный сок вводят в потоке со скоростью 40,25 мл/час в течение 3 минут от момента времени SIM 00:05:01 до 00:08:01, затем вводят в потоке со скоростью 5,25 мл/час до 2:04:59. Кишечный сок вводят в потоке со скоростью 80,5 мл/час в течение 9 минут от момента времени SIM 2:15:00 до 2:23:59, затем вводят в потоке со скоростью 10,5 мл/час в течение остального времени испытания. Первая колонка показывает время SIM, используемое машиной SIM. Вторая колонка показывает прошедшее время эксперимента. Моменты времени в четвертой колонке (время взятия пробы) соответствуют времени, показанном на фигуре 2, и адаптируются с учетом системы ввода растворов. Желудочная фаза проходит от времени взятия пробы t=0 до времени взятия пробы t=130.
Следование такому установленному протоколу позволяет имитировать кинетику переваривания молочного белка, содержащегося в детских смесях типичного характера.
Наблюдается, что фракция сывороточного белка, полученная согласно способу в примере 1, показывает более медленную кинетику переваривания, чем испытываемая коммерчески доступная детская смесь. Быструю кинетику переваривания, схожую с коммерчески доступной детской смесью, наблюдают, когда фракцию сывороточного белка, полученную в примере 1, подвергают тепловой обработке, такой как обработка, при которой WPC 70 обрабатывают в течение 10 минут при 80°С. Также наблюдают, что присутствие жира в детской смеси не препятствует замедленной улучшенной кинетике переваривания, так как схожие результаты получают в присутствии или в отсутствие жира в испытываемой композиции.
Так как известно, что более медленное переваривание белков благоприятно для детей и имеет место для женского молока по сравнению с коммерчески доступной детской смесью, желательно производить детскую смесь, в которой по меньшей мере белковая фракция, в частности, содержащиеся в ней сывороточные белки, показывают кинетику переваривания, которая более соответствует перевариванию женского молока.