Способ получения молокосодержащего напитка с гидролизатом сывороточных белков
METHOD FOR PRODUCTION OF MILK-CONTAINING DRINK WITH WHEY PROTEIN HYDROLYSATE

Изобретение относится к молочной промышленности, в частности к производству молокосодержащих напитков для лечебно-профилактического питания, в том числе для лиц, страдающих аллергией к сывороточным белкам молока.
Снижение аллергенности молочных продуктов целесообразно проводить посредством биокаталитической конверсии молочных белков, такая технология позволяет получить гидролизаты с заданными остаточной антигенностью и молекулярно-массовым распределением. В составе полученных продуктов подобные эпитопы отсутствуют, так как разрушаются в процессе протеолиза. Выделяют глубокие гидролизаты с высоким содержанием короткоцепочечных пептидов и аминокислот и частичные гидролизаты с пептидами разной длины и минимальным количеством свободных аминокислот. Горький вкус глубоких гидролизатов является основным недостатком при их получении.
Производство частичных гидролизатов с приемлемыми органолептическими свойствами актуально и востребовано. Они находят применение в производстве пищевых продуктов специального назначения – для пожилых людей, низкоаллергенного детского питания, спортивных напитков и диетических продуктов. Это позволяет снизить аллергенность готовых продуктов при условии полной или частичной замены в рецептуре обезжиренного молока.
Наиболее близкими по технической сущности и достигаемому эффекту являются композиции из сывороточного белка, способы и применение [Патент РФ на изобретение № 2477612, заявка на изобретение № 2011119642/10].
Недостатки прототипа:
- низкий рН полученных композиций (3,5 – 4,3) делает их не пригодными для промышленной переработки, т.к. такое значение рН не позволяет провести тепловую обработку без денатурации белков, употребление в пищу композиций с низким рН невозможно из-за излишне кислого вкуса;
- высокое содержание жиров и углеводов, вследствие чего такие композиции невозможно применять в технологии продуктов для лечебно-профилактического и диетического питания;
- композиции являются составными, т.е. содержат несколько компонентов, каждый из которых является источником либо белка, либо углеводов, либо жира.
Технической задачей изобретения является разработка композиции для производства молокосодержащего напитка с гидролизатом сывороточных белков, позволяющей снизить содержание аллергенных сывороточных белков в готовом продукте, повысить его биологическую ценность, расширить ассортимент продуктов для диетического и лечебно-профилактического питания, обеспечить рациональную и эффективную переработку молочной сыворотки.
Для решения технической задачи изобретения предложена композиция для молокосодержащего напитка с гидролизатом сывороточных белков, характеризующаяся тем, что пастеризованную и охлажденную пептидную композицию со сниженной антигенностью белков подсырной сыворотки [полученную согласно заявки на изобретение РФ № 2021100797 от 15.01.2021 г.] смешивают с цельным коровьим молоком с массовой долей жира 3,4% и обезжиренным молоком с массовой долей жира 0,05 % при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов:
на 1000 кг готового продукта
молоко цельное коровье (м.д.ж. 3,4 %)
451,61 кг
молоко обезжиренное (м.д.ж. 0,05 %)
389,89 кг
пептидная композиция со сниженной
антигенностью белков подсырной сыворотки
167,10 кг
Итого:
1008,6 кг,
затем перемешивают в течение 10 – 15 мин, подогревают до (65 ± 2)°С и направляют на гомогенизацию при давлении (15 ± 2,5 МПа), далее пастеризуют при температуре (76 ± 2)°С с выдержкой 10 – 15 с, охлаждают до (4 ± 2)°С и отправляют на промежуточное хранение (при необходимости) и розлив в асептических условиях.
Технический результат заявляемого изобретения заключается в получении готового продукта с активной кислотностью слабо кислой среды (рН = 6,42 ± 0,04), близкой к активной кислотности цельного и питьевого молока (рН = 6,60 – 6,80) [Химия и физика молока / А. Тепел, Пер. с нем. С.А. Фильчаковой. – СПб.: Профессия. – С. 505]; обеспечении наличия в готовом продукте биологически активных пептидов и свободных аминокислот за счет использования пептидной композиции со сниженной антигенностью; повышении биологической ценности молокосодержащего напитка в результате использования в процессе нормализации пептидной композиции со сниженной антигенностью, содержащей полноценные сывороточные белки; снижении аллергенности полученного напитка в результате применения гидролизата сывороточных белков, благодаря чему готовый продукт может быть рекомендован для лиц с пищевой непереносимостью β-лактоглобулина и α-лактоальбумина.
Способ получения композиции для молокосодержащего напитка с гидролизатом сывороточных белков осуществляют следующим образом.
Первоначально получают пептидную композицию со сниженной антигенностью белков подсырной сыворотки согласно [заявке на изобретение РФ № 2021100797 от 15.01.2021 г.]. Для окончания протеолиза полученный гидролизат подвергают тепловой обработке при температуре (80 ± 2)°С с выдержкой не менее 5 мин, в результате чего происходит инактивация ферментных препаратов. Далее фильтруют от осажденного белка ферментных препаратов, охлаждают до t = (4 ± 2)°С и направляют на нормализацию путем смешения с цельным коровьим молоком с массовой долей жира 3,4% и обезжиренным молоком с массовой долей жира 0,05% при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов:
на 1000 кг готового продукта
молоко цельное коровье (м.д.ж. 3,4 %)
451,61 кг
молоко обезжиренное (м.д.ж. 0,05 %)
389,89 кг
пептидная композиция со сниженной
антигенностью белков подсырной сыворотки
167,10 кг
Итого:
1008,6 кг,
затем перемешивают в течение 10 – 15 мин, подогревают до (65 ± 2)°С и направляют на гомогенизацию при давлении (15 ± 2,5 МПа), далее пастеризуют при температуре (76 ± 2) °С с выдержкой 10 – 15 с, охлаждают до (4 ± 2) °С и отправляют на промежуточное хранение (при необходимости) и розлив в асептических условиях.
Предлагаемый способ поясняется примерами.
Пример 1 (прототип). Способ получения длительного хранения кислых сывороточных композиций с содержанием сывороточного белка по меньшей мере примерно 9 – 13,5 г/100 г, где общее содержание белка представлено по меньшей мере примерно на 90 – 100% сывороточным белком, а содержание энергии составляет по меньшей мере примерно 100 – 260 ккал/100 г, включает:
(a) смешивание воды, по меньшей мере одного эмульгатора и по меньшей мере одного сывороточного белка с общей потребляемой калорийностью по меньшей мере примерно 14 – 54% до образования первой смеси при температуре по меньшей мере примерно 30 – 55°C в течение примерно 10 минут;
(b) смешивание первой смеси по меньшей мере с одним источником углеводов по меньшей мере примерно 12 – 30% и по меньшей мере с одним источником жира по меньшей мере примерно 0 – 12% до получения второй смеси;
(c) установление pH по меньшей мере примерно до 3,5 – 4,3 путем добавления раствора кислоты или щелочи пищевого качества до получения кислой сывороточной смеси;
(d) предварительное нагревание указанной кислой сывороточной смеси до температуры в диапазоне примерно 60 – 80°C в течение примерно 1 – 10 с;
(e) нагревание кислой сывороточной смеси в температурном диапазоне примерно 120°C в течение примерно 11 с прямой инжекцией пара, с последующим мгновенным охлаждением до температуры примерно 60 – 80°C до получения длительного хранения кислой сывороточной композиции;
(f) гомогенизацию указанной длительного хранения кислой сывороточной композиции под давлением 100 – 240 бар;
(g) факультативно, охлаждение указанной длительного хранения кислой сывороточной композиции до температурного диапазона примерно 20 – 30°C; и
(h) перенос указанной длительного хранения кислой сывороточной композиции в стерильный контейнер.
Пример 2. Несоленую подсырную сыворотку собирают в емкость или резервуар с термоизоляцией и рубашкой, охлаждают до t = (4 ± 2)°С и при необходимости резервируют до переработки. Затем ее очищают от жира и осветляют от казеиновой пыли с применением вибросита или сепаратора-осветлителя при температуре (40 – 45)°С и направляют на пастеризацию при t = (80 ± 2)°С с выдержкой 5 мин с целью проведения обратимой частичной денатурации белков.
Далее подсырную сыворотку охлаждают до t = (10 ± 2)°С и проводят ультрафильтрацию на установке с керамическими мембранами с фактором концентрирования по белку не менее 3,8 до получения массовой доли общего белка в УФ-концентрате не менее 3,2%, в т.ч. массовой доли β-лактоглобулина не менее 1,0 %. Такой температурный режим способствует предотвращению осаждения фосфата кальция в порах мембранных модулей и ингибирует размножение микроорганизмов в процессе ультрафильтрации. При этом образуется две фракции: ультрафильтрационный концентрат (УФ-концентрат) и пермеат. Полученный УФ-концентрат собирают в резервуар с термоизоляцией и рубашкой, подогревают до температуры (50 ± 2)°С и вносят ферментные препараты Promod 439L и Flavorpro 766MDP в соотношении 3,5% Flavorpro 766MDP и 1,7% Promod 439L от массы общего белка в УФ-концентрате, тщательно перемешивают. Затем выдерживают при этой температуре в течение (6,0 ± 0,5) ч для проведения ферментативного гидролиза сывороточных белков.
Для окончания протеолиза полученный гидролизат подвергают тепловой обработке при температуре (80 ± 2)°С с выдержкой не менее 5 мин, в результате чего происходит инактивация ферментных препаратов. Далее гидролизат фильтруют от осажденного белка ферментных препаратов, охлаждают до (4 ± 2)°С и направляют на нормализацию путем смешения с цельным коровьим молоком с массовой долей жира 3,4% и обезжиренным молоком с массовой долей жира 0,05% при следующем выборе соотношения исходных ингредиентов:
на 1000 кг готового продукта
молоко цельное коровье (м.д.ж. 3,4 %)
451,61 кг
молоко обезжиренное (м.д.ж. 0,05 %)
389,89 кг
пептидная композиция со сниженной
антигенностью белков подсырной сыворотки
167,10 кг
Итого:
1008,6 кг,
затем перемешивают в течение 10 – 15 мин, подогревают до (65 ± 2)°С и направляют на гомогенизацию при давлении (15 ± 2,5 МПа), далее пастеризуют при температуре (76 ± 2)°С с выдержкой 10 – 15 с, охлаждают до (4 ± 2)°С и отправляют на промежуточное хранение (при необходимости) и розлив в асептических условиях.
Готовый продукт анализируют. Данные анализа представлены в таблице.
Таблица
Показатели качества молокосодержащего напитка с гидролизатом сывороточных белков
Наименование показателя
Значение показателя
Массовая доля сухих веществ, %
10,98 ± 0,4
Массовая доля общего белка, %
3,30 ± 0,06
Массовая доля небелкового азота, %
0,168 ± 0,003
Массовая доля жира, %
1,5 ± 0,02
Массовая доля лактозы, %
4,73 ± 0,7
Плотность, кг/м<sup>3</sup>
1033 ± 1,0
Титруемая кислотность, °Т
20 ± 1,9
Активная кислотность, ед. рН
6,42 ± 0,04
Как видно из таблицы, предложенная композиция ингредиентов по сравнению с прототипом позволяет:
- обогатить готовый продукт биологически активными пептидами, присутствующими в составе гидролизата сывороточных белков [Мельникова Е.И., Богданова Е.В. Сывороточные белки как источник биологически активных пептидов // Молочная промышленность. – 2021. – № 3. – С. 55 – 56];
- снизить аллергенность напитка в результате применения не всего обезжиренного молока для нормализации, а замены его части на пептидную композицию со сниженной антигенностью, благодаря чему готовый продукт может быть рекомендован для лиц с пищевой непереносимостью β-лактоглобулина и α-лактоальбумина.
Рецептура напитка составлена с учетом баланса жира и белка. Количество цельного и обезжиренного молока рассчитано по формулам продуктового расчета [Технологическая часть дипломного проекта: учебное пособие / К.К. Полянский, В.И. Долниковский, Л.В. Голубева, Л.Г. // Воронеж: ВГТА, 1996. – 52 с.]. Расчетное количество обезжиренного молока на 30% заменено пептидной композицией со сниженной антигенностью. Использование бóльшего количества пептидной композиции нецелесообразно, т.к. это приводит к критическому повышению титруемой кислотности, нормализованная смесь в таком случае не выдерживает пастеризацию, происходит видимая коагуляция белка. Использование пептидной композиции менее 30% от массы необходимого для нормализации обезжиренного молока не позволяет обеспечить значительное снижение аллергенности готового продукта. Гомогенизация при температуре (65 ± 2)°С и давлении (15 ± 2,5 МПа) является общепринятым режимом в молочной отрасли при производстве молока питьевого и молокосодержащих напитков. Пастеризация смеси при температуре ниже 74°С не допускается, так как не может обеспечить микробиологическую безопасность готового продукта, пастеризация при температуре выше 78°С является избыточной, вследствие чего возможно изменение физико-химических и реологических свойств напитка, а также снижение его пищевой и биологической ценности. Продолжительность выдержки 10 – 15 с позволяет снизить содержание посторонней микрофлоры в смеси без значительного воздействия на ее макро- и микрокомпоненты. Поскольку готовый продукт содержит в своем составе отдельные компоненты молока, хранение молочных и молокосодержащих продуктов допускается при температуре не выше (4 ± 2)°С.