СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА С ПОНИЖЕННОЙ АКТИВНОСТЬЮ ПЛАЗМИНА
METHOD FOR PRODUCTION OF A DAIRY PRODUCT WITH REDUCED PLASMIN ACTIVITY

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к способу получения молочных продуктов. Способом получают молочные продукты длительного хранения, у которых сохраняются хорошие органолептические свойства.
УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Ультравысокотемпературная (УВТ) обработка является хорошо известным процессом в молочной отрасли для обеспечения молочных продуктов с увеличенным сроком хранения при температуре окружающей среды. УВТ-обработку можно проводить, например, при температуре 135°C или выше и в период времени более 1 с. УВТ-обработка убивает патогенные и вызывающие порчу микроорганизмы и их споры в молоке. Однако УВТ-обработка необязательно инактивирует ферменты, содержащиеся в молоке, которые могут естественным образом присутствовать в молоке или выделяться микроорганизмами. Примером таких ферментов является нативная протеаза молока, то есть плазмин, который связан с мицеллами казеина в молоке. Для плазмина характерно, что его активность является низкой при низких температурах, но сильно увеличивается при комнатной температуре. Фермент плазмин является термостойким и может оставаться активным даже при проведении УВТ-обработки. Срок хранения молочных продуктов, которые хранятся при комнатной температуре, ограничивается содержанием плазмина, который расщепляет казеин на более мелкие соединения, вызывающие горький вкус или пороки структуры молока.
β-лактоглобулин, присутствующий в молоке, является природным ингибитором плазмина. Инактивация плазмина обычно требует интенсивной тепловой обработки, такой как длительная тепловая обработка. При длительной тепловой обработке β-лактоглобулин в значительной степени денатурируется и оказывает неблагоприятное влияние на органолептические свойства молока, молоко обычно приобретает резко выраженный кипяченый или даже пригорелый вкусоаромат. Не желая быть связанными теорией, считается, что β-лактоглобулин вступает в реакцию с плазмином во время тепловой обработки и инактивирует его. Присутствие плазмина обычно ухудшает органолептические свойства молочного продукта, особенно при хранении при температуре окружающей среды в течение длительного периода времени. Плазмин должен быть в достаточной степени инактивирован для сохранения хороших органолептических свойств молока в течение всего периода реализации.
В международной заявке WO 2010/085957 A1 раскрывается способ получения молочных продуктов длительного хранения, в котором молоко подвергают физическому отделению микроорганизмов и высокотемпературной обработке при 140-180°С в течение не более 200 мс.
В международной заявке WO 2012/010699 A1 раскрывается способ получения молочных продуктов длительного хранения с пониженным содержанием лактозы, в котором молоко с пониженным содержанием лактозы подвергают высокотемпературной обработке при 140-180°С в течение не более 200 мс.
В международной заявке WO 2009/000972 A1 раскрывается способ получения хорошо сохраняющихся низколактозных или безлактозных молочных продуктов. Молочные белки и сахара сначала разделяют на разные фракции, а затем отдельно подвергают ультравысокотемпературной обработке. После УВТ-обработки фракции повторно объединяют. Сообщается, что плазминовую ферментную систему можно инактивировать, и можно избежать реакций потемнения Майяра, в результате чего можно предотвратить пороки вкуса, цвета и структуры подвергнутых УВТ-обработке молочных продуктов.
Существует потребность в простом, эффективном и рентабельном способе получения молочных продуктов длительного хранения при различных температурах хранения, которые абсолютно не имеют пороков вкуса.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В настоящем изобретении:
термин «молочное сырье» может представлять собой молоко как таковое, полученное от животного, такого как корова, овца, коза, верблюд, кобыла или любого другого животного, продуцирующего молоко, пригодное для потребления человеком, или любой полученный из него жидкий компонент;
термин «сывороточный белок» имеет определенное значение, хорошо известное специалисту в данной области, и означает белковую фракцию молока, которая не осаждается при рН 4,6. Термин «сыворотка» включает сладкую сыворотку и кислую сыворотку, полученную при производстве сыров или казеина, и идеальную сыворотку, полученную различными видами мембранной фильтрации молока, такими как микрофильтрация, ультрафильтрация, нанофильтрация, обратный осмос, диафильтрация; хроматографией; кристаллизацией; или их комбинацией;
термин «углевод молочного происхождения» преимущественно означает лактозу, но может включать другие сахара, такие как галактоолигосахариды и продукты гидролиза лактозы, то есть глюкозу и галактозу;
термин «концентрат сывороточного белка» представляет собой фракцию, в которой доля сывороточного белка в общем белке выше, чем в исходном использованном молочном сырье,
термин «казеиновая фракция» охватывает как казеиновый концентрат, так и казеиновый препарат.
Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении способа инактивации фермента плазмина в молочном продукте, включающего стадии:
предоставления молочного сырья,
разделения казеина и сывороточного белка в молочном сырье микрофильтрацией с получением казеинового концентрата, имеющего содержание сывороточного белка менее 20 вес.%, в частности не более около 18 вес.%, более конкретно не более около 14 вес.%, еще более конкретно не более около 12 вес.% и еще более конкретно не более 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в концентрате, и концентрата сывороточного белка в виде пермеата микрофильтрации,
проведения тепловой обработки казеинового концентрата при температуре в диапазоне от около 72°С до около 95°С, в частности при температуре от около 80°С до около 95°С, для получения подвергнутого тепловой обработке казеинового концентрата,
получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, содержащего подвергнутый тепловой обработке казеиновый концентрат.
Другая цель изобретения заключается в предоставлении способа получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, включающего стадии:
предоставления казеинового препарата, имеющего содержание сывороточного белка менее 20 вес.%, в частности не более около 18 вес.%, более конкретно не более около 14 вес.%, еще более конкретно не более около 12 вес.% и еще более конкретно не более 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в препарате,
проведения тепловой обработки казеинового препарата при температуре в диапазоне от около 72°С до около 95°С, в частности при температуре от около 80°С до около 95°С, для получения подвергнутого тепловой обработке казеинового препарата,
получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, содержащего подвергнутый тепловой обработке казеиновый препарат.
Изобретение предоставляет способ, посредством которого значительно снижается активность фермента плазмина в молоке. Молочные продукты, полученные данные способом, обладают не имеющими пороков органолептическими свойствами при различных температурах хранения.
Существует много литературы, описывающей разделение компонентов молока, то есть казеина, сывороточного белка, лактозы и минеральных веществ молока, каждого на отдельную фракцию различными методами разделения, такими как хроматография и мембранная фильтрация, включающая микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, диафильтрацию, обратный осмос. Отделенные фракции затем можно объединить соответствующим образом с различными молочными продуктами, имеющими различное содержание белка, лактозы и минеральных веществ, обеспечивая в каждом случае требуемые характеристики продуктов. Казеин и сывороточный белок можно разделить каждый на отдельную фракцию обычно микрофильтрацией или хроматографией. При микрофильтрации плазмин сохраняется с молекулами казеина на стороне ретентата, в то время как сывороточный белок проходит через микрофильтрационную мембрану в пермеат.
В рамках настоящего изобретения было неожиданно обнаружено, что пороков органолептических свойств, таких как вкус, молочных продуктов предшествующего уровня техники, имеющих увеличенный срок хранения, можно избежать, если сначала разделять казеин и сывороточный белок молока, и проводить процедуру инактивации плазмина длительной тепловой обработкой только казеиновой фракции, которая имеет пониженное содержание сывороточного белка. После инактивации плазмина подвергнутую тепловой обработке казеиновую фракцию можно повторно объединять с природными компонентами молока, такими как сывороточный белок, лактоза и минеральные вещества молока, а также водой для получения молочных продуктов, имеющих различное содержание белка, лактозы и минеральных веществ и различное соотношение казеина и сывороточного белка. Данным способом можно сохранить неденатурированными термочувствительные сывороточные белки, в частности β-лактоглобулин, и получить не имеющий кипяченого вкусоаромата продукт.
Изобретение также относится к способу получения молочных продуктов, которые проявляют пониженную реакцию Майяра. Продукты реакции потемнения Майяра, полученные в ходе реакции Майяра, оказывают нежелательное влияние на органолептические свойства молочных продуктов, в частности молочных продуктов, подвергнутых ультравысокотемпературной (УВТ) обработке. Поскольку в настоящем изобретении казеиновая фракция, подвергнутая процедуре инактивации плазмина, содержит только незначительное количество лактозы, то реакция Майяра является слабой и предотвращается образование нежелательных продуктов реакции Майяра в молочных продуктах.
Способ по изобретению предоставляет молочные продукты, в которых степень денатурации сывороточного белка и активность плазмина являются низкими, в результате чего сохраняются хорошие органолептические свойства продуктов.
Способы по изобретению являются простыми, эффективными и рентабельными.
Кроме того, целью изобретения является казеиновая фракция, имеющая содержание сывороточного белка не более около 18 вес.%, в частности не более около 14 вес.%, более конкретно не более около 12 вес.%, еще более конкретно не более около 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в казеиновой фракции.
Еще одной целью изобретения является применение казеиновой фракции, имеющей содержание сывороточного белка не более около 18 вес.%, в частности не более около 14 вес.%, более конкретно не более около 12 вес.%, еще более конкретно не более около 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в казеиновой фракции, при получении молочного продукта с пониженной активностью плазмина.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ФИГУР
На фиг.1 показана активность плазмина в казеиновой фракции до и после тепловой обработки.
На фиг.2 показана степень протеолиза молочного продукта, полученного в соответствии с вариантом осуществления способа по изобретению, во время хранения.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Цель настоящего изобретения заключается в предоставлении способа инактивации фермента плазмина, включающего стадии:
предоставления молочного сырья,
разделения казеина и сывороточного белка в молочном сырье микрофильтрацией с получением казеинового концентрата, имеющего содержание сывороточного белка менее 20 вес.%, в частности не более около 18 вес.%, более конкретно не более около 14 вес.%, еще более конкретно не более около 12 вес.% и еще более конкретно не более 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в концентрате, и концентрата сывороточного белка в виде пермеата микрофильтрации,
проведения тепловой обработки казеинового концентрата при температуре в диапазоне от около 72°С до около 95°С, в частности при температуре от около 80°С до около 95°С, для получения подвергнутого тепловой обработке казеинового концентрата,
получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, содержащего подвергнутый тепловой обработке казеиновый концентрат.
При необходимости молочное сырье можно предварительно обработать с целью доведения содержания белка, жиров и/или лактозы до требуемого уровня. Например, молочное сырье можно стандартизировать по жиру и, при необходимости, по содержанию белка способом, общеизвестным в данной области. Кроме того, молочное сырье можно предварительно обработать, например, пастеризацией, с целью снижения его микробной нагрузки способом, общеизвестным в данной области. Удаление патогенных и вызывающих порчу микроорганизмов обычно осуществляют физическим отделением, таким как микрофильтрация, бактофугирование или их комбинация. В варианте осуществления настоящего изобретения не проводят физическое отделение микроорганизмов от молочного сырья.
Молочное сырье, необязательно стандартизованное (по жиру, белку и/или лактозе) и/или предварительно обработанное с целью удаления микроорганизмов (микрофильтрацией, бактофугированием), можно подвергать тепловой обработке до разделения казеина и сыворотки. Размер пор микрофильтрационной мембраны при удалении микроорганизмов обычно находится в диапазоне от 0,8 до 1,4 мкм. Примеры подходящих видов тепловой обработки включают, но не ограничиваются ими, пастеризацию, высокотемпературную пастеризацию или нагревание при температуре ниже температуры пастеризации в течение достаточно длительного времени. В частности можно указать УВТ-обработку при температуре от 138°C до около 180°C в течение, по меньшей мере, 3 с (например, молока, по меньшей мере, при 138°C, от 3 до 4 с), высокотемпературную пастеризацию при температуре от 125°C до 138°C в течение от 0,5 до 4 с (например, молока при 130°C, от 1 до 2 с), пастеризацию при температуре от 72°C до 75°C в течение от 15 до 20 с (например, молока при 72°C, 15 с), термизацию при температуре от 57°C до 68°C в течение периода длительностью до 40 мин (например, при 65°C, от 2 с до 3 мин), тепловую обработку, по меньшей мере, при температуре 150°C в течение не более 0,3 с. Тепловая обработка может быть или прямой (пар в молоко, молоко в пар), или косвенной (трубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник, скребковый теплообменник).
При необходимости можно снизить содержание лактозы в молочном сырье. В одном варианте осуществления содержание лактозы ферментативно снижают добавлением лактазы в сырье. Можно использовать обычно применяемые лактазы при гидролизе лактозы в молоке. Содержание лактозы также можно снизить другими подходящими способами, общеизвестными в данной области, такими как мембранная фильтрация, хроматография, электродиализ, кристаллизация, центрифугирование или осаждение. Различные способы можно комбинировать соответствующим образом. В низколактозном сырье можно дополнительно гидролизовать лактозу с целью получения безлактозного молочного сырья.
Таким образом, в настоящем изобретении молочное сырье может представлять собой, например, полножирное (цельное) молоко, сливки, низкожирное молоко, обезжиренного молоко, пахту, молозиво, низколактозное молоко, безлактозное молоко, обедненное сывороточным белком молоко, обедненное кальцием молоко, восстановленное (рекомбинированное) молоко из сухого молока или их комбинацию, как таковые или в виде концентрата и предварительно обработанные, как описано выше, например, подвергнутые тепловой обработке.
В одном варианте осуществления молочное сырье получают из коровьего молока.
Молочное сырье может содержать жир и/или белок растительного происхождения.
В способе по изобретению отделение казеина в молочном сырье проводят таким образом, чтобы обеспечить казеиновый концентрат, имеющий содержание сывороточного белка менее 20 вес.% в пересчете на общее содержание белка в концентрате. В варианте осуществления содержание сывороточного белка составляет не более около 18 вес.%. В дополнительном варианте осуществления содержание сывороточного белка составляет не более около 14 вес.%. В еще одном варианте осуществления содержание сывороточного белка составляет не более около 12 вес.%. В конкретном варианте осуществления содержание сывороточного белка составляет не более около 6 вес.%.
Общее содержание сухих веществ в казеиновом концентрате можно довести до требуемого уровня. Например, полученный казеиновый концентрат можно концентрировать, в частности упариванием, до получения порошка.
Разделение казеина и сывороточного белка проводят микрофильтрацией. Размер пор микрофильтрационной мембраны обычно составляет около 0,08 мкм.
В варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 1°C до 55°C. В другом варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 10°C до 15°C.
В варианте осуществления микрофильтрацию проводят при давлении не более 3 бар. В дополнительном варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 10°C до 15°C и давлении менее 1,5 бар.
Отделенный казеиновый концентрат подвергают тепловой обработке при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C для инактивации фермента плазмина в концентрате. В одном варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят при температуре от около 80°C до около 95°C. В одном варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят в период времени от около 30 с до около 600 с. В другом варианте осуществления инактивацию плазмина проводят в период времени от около 30 с до около 300 с. В дополнительном варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 600 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 300 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 80°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 600 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 80°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 300 с. В конкретном варианте осуществления инактивацию проводят при температуре около 95°C в течение около 300 с.
Казеиновый концентрат, подвергнутый тепловой обработке, имеет сниженное соотношение углевода молочного происхождения и казеина по сравнению с соотношением в нормальном молоке. В одном варианте осуществления углевод молочного происхождения представляет собой лактозу. В варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом концентрате составляет не более около 1. В другом варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом концентрате составляет не более около 0,5. В дополнительном варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом концентрате составляет не более около 0,2.
Подвергнутый тепловой обработке казеиновый концентрат, имеющий пониженную активность плазмина, затем можно объединить с природными молочными компонентами в молоке, такими как сывороточный белок, лактоза и минеральные вещества молока, а также водой с целью получения различных видов молочных продуктов. Содержание белка, лактозы и минеральных веществ в этих продуктах можно довести до требуемых уровней. Кроме того, соотношение казеина и сывороточного белка можно довести до соотношения в нормальном молоке (80/20) или повысить, или понизить. Молочные продукты могут быть ароматизированными или неароматизированными.
В одном варианте осуществления молочный продукт, полученный вышеуказанным способом по изобретению, содержит, по меньшей мере, около 50 вес.% подвергнутого тепловой обработке казеинового концентрата в пересчете на общее содержание белка в молочном продукте. Компоненты молока, подходящие для использования при получении молочного продукта, могут быть доступны в виде серийно выпускаемых продуктов или могут быть получены различными способами разделения, включающими, но не ограничивающимися ими, мембранную фильтрацию, хроматографию, осаждение, центрифугирование и упаривание. Разделение различных компонентов молока мембранной фильтрацией, включающей микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, диафильтрацию, обратный осмос, широко описано в литературе и хорошо известно специалисту в данной области. Компоненты молока могут быть представлены в форме от жидкости до порошка.
Для другой цели изобретения предоставляется способ получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, включающий стадии:
предоставления казеинового препарата, имеющего содержание сывороточного белка менее 20 вес.%, в частности не более около 18 вес.%, более конкретно не более около 14 вес.%, еще более конкретно не более около 12 вес.% и еще более конкретно не более 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в препарате,
проведения тепловой обработки казеинового препарата при температуре в диапазоне от около 72°С до около 95°С, в частности при температуре от около 80°С до около 95°С, для получения подвергнутого тепловой обработке казеинового препарата,
получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина, содержащего подвергнутый тепловой обработке казеиновый препарат.
Казеиновый препарат, используемый в способе получения молочного продукта, можно получить любым подходящим способом. В варианте осуществления казеиновый препарат является казеиновым концентратом, полученным разделением казеина и сывороточного белка в молочном сырье на отдельные фракции микрофильтрацией. Казеиновый концентрат получают в виде ретентата микрофильтрации, а концентрат сывороточного белка в виде пермеата микрофильтрации. Размер пор микрофильтрационной мембраны обычно составляет около 0,08 мкм. В варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 1°C до 55°C. В другом варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 10°C до 15°C. В варианте осуществления микрофильтрацию проводят при давлении не более 3 бар. В дополнительном варианте осуществления микрофильтрацию проводят при температуре от 10°C до 15°C и давлении менее 1,5 бар.
Казеиновый препарат, используемый в способе получения молочного продукта, может быть в форме от жидкости до порошка. В варианте осуществления казеиновый препарат является казеиновым концентратом, полученным в виде ретентата микрофильтрации, и затем концентрируется, например, упариванием до получения требуемого общего содержания сухих веществ.
Кроме того, концентрат сывороточного белка можно дополнительно концентрировать предпочтительно ультрафильтрацией для получения концентрата сывороточного белка в виде ретентата ультрафильтрации. Концентрат сывороточного белка может быть в форме от жидкости до порошка.
Казеиновый препарат, используемый в способе по изобретению для получения молочного продукта, подвергают аналогичной описанной выше тепловой обработке для инактивации фермента плазмина в казеиновом концентрате. Соответственно, тепловую обработку проводят при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C для инактивации. В варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят при температуре от около 80°C до около 95°C. В одном варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят в период времени от около 30 с до около 600 с. В другом варианте осуществления инактивацию плазмина проводят в период времени от около 30 с до около 300 с. В дополнительном варианте осуществления инактивацию плазмина в казеиновом концентрате проводят при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 600 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 72°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 300 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 80°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 600 с. В еще одном варианте осуществления инактивацию плазмина проводят при температуре в диапазоне от около 80°C до около 95°C в течение от около 30 с до около 300 с. В конкретном варианте осуществления инактивацию проводят при температуре около 95°C в течение около 300 с.
Казеиновый препарат, используемый в способе получения молочного продукта, имеет пониженное соотношение углевода молочного происхождения и казеина по сравнению с соотношением в нормальном молоке. В варианте осуществления углевод молочного происхождения является лактозой. В варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом препарате составляет не более около 1. В другом варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом препарате составляет не более около 0,5. В дополнительном варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновом препарате составляет не более около 0,2.
Подвергнутый тепловой обработке казеиновый препарат, имеющий пониженную активность плазмина, объединяют с другими компонентами молока, такими как сывороточный белок, лактоза и минеральные вещества молока, и необязательно с водой в соответствующих пропорциях для получения молочного продукта. Молочный продукт, полученный способом по изобретению, содержит подвергнутый тепловой обработке казеиновый препарат. В варианте осуществления молочный продукт, полученный способом по изобретению, содержит, по меньшей мере, около 50 вес.% подвергнутого тепловой обработке казеинового препарата в пересчете на общее содержание белка в молочном продукте. Компоненты молока, подходящие для использования при получении молочного продукта, могут быть доступны в виде серийно выпускаемых продуктов или могут быть получены различными способами разделения, включающими, но не ограничивающимися ими, мембранную фильтрацию, хроматографию, осаждение, центрифугирование и упаривание. Разделение различных компонентов молока мембранной фильтрацией, включающей микрофильтрацию, ультрафильтрацию, нанофильтрацию, диафильтрацию, обратный осмос, широко описано в литературе и хорошо известно специалисту в данной области. Компоненты молока могут быть представлены в форме от жидкости до порошка.
Затем подвергнутый тепловой обработке казеиновый препарат объединяют с другими компонентами молока и необязательно с водой для получения молочного продукта с требуемым содержанием белка, лактозы и жира, продукт необязательно подвергают тепловой обработке, которая убивает вызывающие порчу микроорганизмы в продукте. В варианте осуществления проводят тепловую обработку. Подходящие виды тепловой обработки для использования в настоящем изобретении аналогичны тем, которые проводятся на молочном сырье и описаны выше. Примеры подходящих видов тепловой обработки включают, но не ограничиваются ими, пастеризацию, высокотемпературную пастеризацию или нагревание при температуре ниже температуры пастеризации в течение достаточно длительного времени. В частности можно назвать УВТ-обработку при температуре от 138°C до около 180°C в течение, по меньшей мере, 3 с (например, молока, по меньшей мере, при 138°C, от 3 до 4 с), высокотемпературную пастеризацию при температуре от 125°C до 138°C в течение от 0,5 до 4 с (например, молока при 130°C, от 1 до 2 с), пастеризацию при температуре от 72°C до 75°C в течение от 15 до 20 с (например, молока при 72°C, 15 с), термизацию при температуре от 57°C до 68°C в течение периода длительностью до 40 мин (например, при 65°C, от 2 с до 3 мин), тепловую обработку, по меньшей мере, при 150°C в течение не более 0,3 с. Тепловая обработка может быть или прямой (пар в молоко, молоко в пар), или косвенной (трубчатый теплообменник, пластинчатый теплообменник, скребковый теплообменник).
Содержание белка, лактозы, жира и минеральных веществ в молочных продуктах можно довести до требуемых уровней. Кроме того, соотношение казеина и сывороточного белка можно довести до соотношения в нормальном молоке (80/20) или повысить, или понизить. Молочные продукты могут быть ароматизированными или неароматизированными. Содержание жира в молочном продукте, полученном способом по изобретению, обычно находится в диапазоне от 0,05% до 10%, в частности от 1,0% до 3,0%. Содержание белка в молочном продукте составляет, по меньшей мере, около 0,9%. В варианте осуществления содержание белка составляет от около 0,9% до около 20%.
Молочные продукты, полученные способом по изобретению, можно высушить до порошка.
В варианте осуществления способ по изобретению включает стадию гидролиза лактозы. Гидролиз лактозы можно проводить на любой подходящей стадии. В варианте осуществления лактозу в молочном сырья гидролизуют до разделения казеина и сывороточного белка. В другом варианте осуществления лактозу гидролизуют после объединения подвергнутого тепловой обработке казеинового препарата с другими компонентами молока, но до дополнительной тепловой обработки. В варианте осуществления гидролиз лактозы проводят после тепловой обработки молочного продукта.
В варианте осуществления молочный продукт является низколактозным, имеющим содержание лактозы не более 1%. В другом варианте осуществления молочный продукт является безлактозным, имеющим содержание лактозы не более 0,01%.
В варианте осуществления молочный продукт, полученный способом по изобретению, упаковывают в асептических условиях.
Способ по изобретению может представлять собой непрерывный процесс или периодический процесс.
Молочный продукт, полученный способом по изобретению, включает, но не ограничивается ими, молочные продукты с различным содержанием жира, белка и лактозы, молочные продукты с повышенным содержанием сывороточного белка, с повышенным содержанием казеина или с повышенным содержанием общего белка и их смеси, детскую смесь и детское питание, и то и другое с пониженным содержанием общего белка.
Молочный продукт, полученный способом по изобретению, можно высушить до порошка или дополнительно переработать в другие молочные продукты, включающие ферментированные и кисломолочные продукты, такие как йогурт, ферментированное молоко, виили, ферментированные сливки, сметану, кварк, пахту, кефир, молочные коктейли и сливочный сыр, или мороженое.
Дополнительной целью изобретения является казеиновая фракция, имеющая содержание сывороточного белка не более около 18 вес.%, в частности не более около 14 вес.%, более конкретно не более около 12 вес.%, еще более конкретно не более около 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в казеиновой фракции. В варианте осуществления казеиновая фракция имеет соотношение углевода молочного происхождения и казеина не более около 1. В другом варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновой фракции составляет не более около 0,5. В дополнительном варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновой фракции составляет не более около 0,2. Казеиновую фракцию по изобретению можно использовать для получения различных молочных продуктов, которые сохраняют не имеющие пороков органолептические свойства при различных температурах хранения даже при длительных сроках хранения.
Еще одной целью изобретения является применение казеиновой фракции, имеющей содержание сывороточного белка не более около 18 вес.%, в частности не более около 14 вес.%, более конкретно не более около 12 вес.%, еще более конкретно не более 6 вес.% в пересчете на общее содержание белка в казеиновой фракции, для получения молочного продукта с пониженной активностью плазмина. В варианте осуществления казеиновая фракция имеет соотношение углевода молочного происхождения и казеина не более около 1. В другом варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновой фракции составляет не более около 0,5. В дополнительном варианте осуществления соотношение углевода молочного происхождения и казеина в казеиновой фракции составляет не более около 0,2.
Нижеследующие примеры представлены для дополнительной иллюстрации изобретения без ограничения ими изобретения. Процентное содержание различных компонентов в таблицах ниже приведено по весу. В примерах использовали следующие методы анализа:
активность плазмина: модифицированный метод M. Korycka-Dahl. и др. (M. Korycka-Dahl, B. Ribadeau Dumas, N. Chene, J. Martal: Plasmin activity in milk, Journal of Dairy Science, 66 (4) (1983), pp. 704-711);
ДСН-ПААГ: по методу Лэммли (1970) с использованием 18% гелей Criterion TGX Precast gels (Bio-Rad, США). Белковые полосы окрашивали с использованием Coomassie Brilliant Blue R-250 (Bio-Rad, США) и сравнивали с маркерами молекулярной массы (стандартами Precision Plus Protein, Bio-Rad, США) (Laemmli, U.K. Cleavage of structural proteins during the assembly of the head of bacteriophage T4. Nature 227 (1970) 680-685);
нативный сывороточный белок: модифицированная гель-проникающая хроматография (Syväoja, E.-L., Korhonen, H., Determination of colostral immunoglobulins by gel filtration chromatography, IDF Special issue 9404, International Dairy Federation, Bruessels (1994) 216-219);
фурозин: по стандарту IDF (IDF 193:2004(E)/ISO 18329:2004(E). Молоко и молочные продукты. Определение содержания фурозина. Метод жидкостной хроматографии высокого разрешения с обращенной фазой ионных пар, 11 стр.). Фурозин характеризует химические изменения, вызванные тепловой обработкой белка. Чем выше содержание фурозина, тем более значительные изменения произошли с белком;
свободный тирозиновый эквивалент: как описано в публикации Matsubara и др. (Matsubara, H., Hagihara, B., Nakai, M., Komaki, T., Yonetani, T., Okunuki, K., Crystalline bacterial proteinase II. General properties of crystalline proteinase of Bacillus subtilis N', J. Biochem. 45 (4) (1958) 251-258). Метод определения свободного тирозинового эквивалента можно использовать для изучения степени протеолиза в продукте.
Пример 1. Разделение молока мембранной фильтрацией
Обезжиренное молоко подвергали ультрафильтрации с фактором объемного концентрирования (VCR) 3,7 при температуре около 10°C. Для ультрафильтрации использовали мембрану Koch HKF 131 фирмы Koch Membrane Systems, Inc. В таблице 1 приведены составы обезжиренного молока и полученного концентрата молочного белка, который является ретентатом ультрафильтрации.
Пример 2. Разделение молока мембранными фильтрациями
Обезжиренное молоко подвергали микрофильтрации при температуре в диапазоне от 10°C до 15°C при давлении менее 1,5 бар с целью концентрирования казеина в ретентате микрофильтрации. Для микрофильтрации использовали мембрану Synder FR фирмы Synder Filtration, Inc. Обезжиренное молоко сначала подвергали микрофильтрации с фактором концентрирования около 4. Затем микрофильтрацию продолжали посредством диафильтрации, при которой в полученный ретентат микрофильтрации добавляли водопроводную воду в количестве, эквивалентном количеству полученного ретентата. Микрофильтрацию продолжали до тех пор, пока не выделиться эквивалентное количество полученного пермеата по сравнению с количеством добавленной воды. Стадию диафильтрации повторяли два раза. Полученные на двух стадиях диафильтрации пермеаты объединяли, и объединенную смесь подвергали ультрафильтрации при температуре в диапазоне от 10°C до 15°C с использованием мембраны Koch HKF 131 с целью концентрирования сывороточного белка в ретентате ультрафильтрации. Ультрафильтрацию продолжали до тех пор, пока содержание белка в ретентате не достигало 9%.
Пермеат ультрафильтрации концентрировали нанофильтрацией (мембраны Desal DK, температура фильтрации 10°C) с целью концентрирования лактозы в ретентате нанофильтрации для обеспечения общего содержания сухих веществ (СВ) в ретентате около 20%.
Полученный пермеат нанофильтрации концентрировали обратным осмосом (мембраны Filmtec RO и температура фильтрации около 10°C) с целью концентрирования минеральных веществ в ретентате. Фильтрацию продолжали до тех пор, пока СВ ретентата не составило около 2,5%.
В таблице 1 приведены составы различных фракций, полученных микрофильтрацией, ультрафильтрацией, нанофильтрацией и обратным осмосом в вышеуказанных примерах 1 и 2. Кроме того, в таблице 1 приведен состав сливок, отделенных из полножирного молока. Все компоненты молока и фракции, приведенные в таблице 1, можно использовать для получения молочных продуктов.
Таблица 1
Обезжиренное молоко
Сливки
Концентрат молочного белка(Пр.1)
Казеиновый концентрат (рет МФ из Пр.2)
Концентрат сывороточного белка (рет УФ из Пр.2)
Фракция лактозы(рет НФ из Пр.2)
Фракция минеральных веществ(рет ОО из Пр.2)
Жир (%)
<0,1
38
0,1
0,2
<0,1
<0,1
<0,1
Общий белок (%)
3,4
2,0
11,8
9,4
8,6
0,3
0,45
NPN* (%)
0,1
0,1
0,2
<0,1
0,1
0,3
0,45
Сывороточный белок (%)
0,5
0,3
1,8
0,5
7,0
<0,1
<0,1
Казеин (%)
2,8
1,6
9,7
8,8
1,5
<0,1
<0,1
Казеин/общий белок (%)
82
80
82
94
17,5
-
-
Лактоза (%)
4,9
2,8
4,2
0,6
2,5
17,5
0,6
Лактоза/ казеин
1,75
1,75
0,43
0,07
1,67
-
-
Зола (%)
0,7
0,5
1,4
0,88
0,5
1,1
1,9
Общее содержание сухих веществ (%)
9,0
43,3
18,5
11,1
11,8
20,3
2,5
*безазотный белок
Пример 3. Получение обезжиренного молочного продукта в соответствии со способом по изобретению
Обезжиренный молочный продукт получали с использованием способа по изобретению. Казеиновый концентрат, полученный в примере 2, подвергали предварительной тепловой обработке косвенным нагреванием (95°C, 5 мин) для инактивации фермента плазмина. Образцы отбирали из казеинового концентрата до и после стадии предварительной тепловой обработки. Активность плазмина в казеиновом концентрате до и после предварительной тепловой обработки представлена на фиг.1. Результат показывает, что активность плазмина можно полностью блокировать проведением предварительной тепловой обработки казеинового концентрата.
Подвергнутый предварительной тепловой обработки казеиновый концентрат вместе с другими фракциями мембранной фильтрации, полученными в примере 2, использовали для получения обезжиренного молочного продукта. Рецептура и состав обезжиренного молочного продукта представлены в таблице 2. Компоненты объединяли и тщательно перемешивали. Смесь подвергали тепловой обработке при 157°C в течение 0,1 посредством прямой инфузии паром (установка для инфузии паром фирмы SPX, Дания) и упаковывали асептически. Пакеты хранили при 20°C и при 6°C.
Таблица 2
Казеиновый концентрат
Концентрат сывороточного белка
Фракция лактозы
Фракция минеральных веществ
Вода
Обезжиренный молочный продукт
Количественное соотношение (%)
32,0
5,0
27,0
9,6
26,4
100,0
Жир (%)
0,2
<0,1
<0,1
<0,1
-
0,1
Общий белок (%)
9,4
8,6
0,3
0,45
-
3,5
NPN (%)
<0,1
0,1
0,3
0,45
-
0,1
Сывороточный белок (%)
0,5
7,0
<0,1
<0,1
-
0,5
Казеин (%)
8,8
1,5
<0,1
<0,1
-
2,9
Лактоза (%)
0,6
2,5
17,5
0,6
-
5,1
Зола (%)
0,88
0,5
1,1
1,9
-
0,8
Казеин/общий белок (%)
94
17,5
-
-
-
80
Активность плазмина, содержание фурозина и количество нативных β-лактоглобулина и α-лактальбумина определяли в образцах, отобранных из смеси до тепловой обработки и из подвергнутых тепловой обработке (157°C, 0,1 с) и асептически упакованных продуктов. Результаты представлены в таблице 3. Активность плазмина в смеси до тепловой обработки была уже очень низкой в результате стадии предварительной тепловой обработки. В подвергнутом тепловой обработке продукте не было обнаружено никакой активности. Кроме того, подвергнутый тепловой обработке продукт имел очень низкое содержание фурозина и высокое содержание нативных β-лактоглобулина и α-лактальбумина, что указывает на незначительные химические изменения, происходящие во время тепловой обработки.
Таблица 3
Смесь до тепловой обработки
Подвергнутый тепловой обработке (157°C, 0,1 с) продукт
Активность плазмина (мкмоль/(г×ч))
2,5
0
Содержание фурозина (мг/кг)
6
6
Нативный β-лактоглобулин (г/100 мл)
0,30
0,23
Нативный α-лактальбумин (г/100 мл)
0,1
0,1
Степень протеолиза во время хранения оценивали определением тирозинового эквивалента в образцах. Результаты представлены на фиг.2. В образцах во время хранения не было обнаружено значительного протеолиза, что указывает на очень эффективную инактивацию плазмина способом по изобретению.
Специалисту в данной области будет очевидно, что по мере развития технологии концепцию изобретения можно реализовать различными способами. Изобретение и его варианты осуществления не ограничиваются вышеописанными примерами, но могут варьировать в пределах объема формулы изобретения.