ПРИМЕНЕНИЕ ЛАКТАЗЫ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ КАЧЕСТВА ПРИГОТОВЛЕНИЯ СЦЕЖЕННОГО ФЕРМЕНТИРОВАННОГО МОЛОЧНОГО ПРОДУКТА
USING LACTASE TO ENHANCE THE QUALITY OF PREPARING AN EXPRESSED FERMENTED MILK PRODUCT

Настоящее изобретение относится к усовершенствованному способу производства сцеженного ферментированного молочного продукта.
Ферментированные молочные продукты получают признание потребителей как здоровая пища, имеющая питательную ценность. Среди этих ферментированных молочных продуктов представляют интерес сцеженные ферментированные молочные продукты, поскольку они содержат более высокие концентрации белков, чем стандартные ферментированные молочные продукты, что обеспечивает дополнительную питательную ценность.
Такие сцеженные ферментированные молочные продукты обычно получают тем же способом, что и стандартные ферментированные молочные продукты, но с дополнительной стадией, состоящей в отделении (сепарировании) жидкой фазы, также называемой сывороткой (которая содержит преимущественно воду, лактозу, минералы и т.п.), от стандартных ферментированных молочных продуктов. Остающаяся твердая фаза образует желаемые сцеженные ферментированные молочные продукты, имеющие повышенное содержание белка. Такие способы раскрыты, в частности, в публикациях WO 2014/114970 или WO 2014/169171.
Стадию сепарирования можно выполнить, в частности, посредством центрифугирования. Однако из-за образования во время этой стадии более густого молочного продукта (твердой фазы) могут возникнуть проблемы с закупориванием сепарационного устройства уже после нескольких часов работы технологической линии.
Поэтому существует потребность в усовершенствованном способе производства сцеженных ферментированных молочных продуктов, предотвращающем закупоривание сепарационного устройства.
Авторы настоящего изобретения неожиданно обнаружили, что проблему с закупориванием можно решить за счет добавления лактазы во время стадии ферментирования.
Поэтому настоящее изобретение относится к способу производства сцеженного ферментированного молочного продукта, включающему следующие последовательные стадии:
(a) получение молочного продукта,
(b) добавление лактазы и культуры бактерий, содержащей по меньшей мере один штамм термофильных молочнокислых бактерий и по меньшей мере один штамм мезофильных молочнокислых бактерий, и ферментирование молочного продукта с получением ферментированного молочного продукта и
(c) сепарирование жидкой сыворотки от ферментированного молочного продукта с получением сцеженного ферментированного молочного продукта.
Молочный продукт:
В контексте настоящего изобретения термин «молочный продукт» обозначает, более конкретно, молочный продукт, готовый к употреблению в пищу людьми, который изготовлен из молока животного или растительного происхождения.
Молочный продукт на основе молока животного происхождения может быть изготовлен из молока и компонентов молока, имеющих происхождение от коровы, козы, овцы, буйвола, осла или верблюда, предпочтительно - происходящих от коровы.
Молочный продукт на основе молока растительного происхождения может быть изготовлен из зернового молока, такого как ячменное молоко, овсяное молоко рисовое молоко или спельтовое молоко; молока на основе бобовых культур, такого как люпинное молоко, гороховое молоко, арахисовое молоко или соевое молоко; орехового молока, такого как миндальное молоко, молоко из кешью, молоко из фундука или молоко из грецкого ореха; или молока из семян, такого как конопляное молоко, молоко из семян киноа, кунжутное молоко, подсолнечное молоко или кокосовое молоко. Соответственно, он содержит растительные белки. Предпочтительно молочный продукт на основе молока растительного происхождения изготавливают из соевого молока, овсяного молока, рисового молока или миндального молока.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения молочный продукт изготовлен из молока и компонентов молока животного происхождения и, в частности, происходящих от коровы.
В молочном продукте также могут присутствовать пищевые добавки, в частности - выбранные из:
- сахаров и подсластителей:
сахара и подсластители являются пищевыми углеводными агентами, придающими сладкий вкус, которые могут быть натуральными или синтетическими, не содержащими калорий или низкокалорийными подсластителями;
предпочтительными примерами подходящих сахаров являются сахароза, фруктоза, лактоза, глюкоза и мальтоза, причем эти сахара могут быть включены в форме свекловичного сахара, тростникового сахара, кленового сахара, мелассы, кукурузного сиропа, солодового сиропа, кленового сиропа, нектара агавы или меда;
предпочтительными примерами подходящих не содержащих калорий или низкокалорийных подсластителей являются аспартам, сукралоза, ацесульфам калия, сахарин, цикламат натрия, тауматин, тагатоза, неогесперидина дигидрохалькон или изомальтулоза,
- витаминов (например, витаминов А, В1, В2, В6, В12, С, D, Е или K, фолиевой кислоты и т.п.),
- солей (например, хлорида натрия),
- антиоксидантов,
- рН-модифицирующих агентов (например, буферизующих агентов или подкисляющих агентов, таких как лимонная кислота и ее соли, например - цитраты натрия, калия или кальция),
- смазок (например, растительных масел),
- консервантов (например, сорбиновой кислоты и ее солей, таких как соли натрия, калия и кальция, диоксида серы, бензойной кислоты и ее солей, таких как соли натрия, калия и кальция, этил-, метил- или пропил-пара-гидроксибензоата и т.п.),
- усилителей вкуса (например, глутаминовой кислоты и ее солей, таких как соли натрия, калия, кальция, магния или аммония),
- текстурирующих агентов:
текстурирующие агенты используют для модификации общей текстуры или ощущения, вызываемого во рту продуктом, и они включают желирующие агенты (например, желатин, агар, каррагенан, пектин, натуральные камеди), стабилизаторы (например, крахмал, агар, пектин, аравийская камедь, желатин), эмульгаторы (например, лецитин, моно- и диглицериды жирных кислот (Е471), сложные эфиры моно- и диглицеридов жирных кислот (E472a-f), и загустители (например, гуаровая камедь, ксантановая камедь, пектин, крахмал, агар, каррагенан, альгиновая кислота),
- вкусовых ароматизирующих агентов синтетического или природного происхождения (например, фруктовых ароматизаторов),
- красящих агентов (пигментов, красителей и т.п.), и
- растительных ингредиентов (таких как фрукты и кусочки фруктов).
В случае необходимости специалист в данной области техники сможет выбрать подходящие пищевые добавки из известных пищевых добавок, доступных на рынке. Эти пищевые добавки можно добавлять на различных стадиях способа производства сцеженного ферментированного молочного продукта.
Сцеженный Ферментированный молочный продукт:
Молочный продукт, полученный способом по настоящему изобретению, является сцеженным ферментированным молочным продуктом.
В контексте настоящего изобретения термин «сцеженный ферментированный молочный продукт» более конкретно обозначает сцеженный ферментированный молочный продукт, готовый для употребления в пищу людьми, такой как сцеженное ферментированное молоко, например - скир, греческий или сцеженный йогурт, также называемый концентрированным йогуртом, йогурт в греческом стиле или лабне.
Термины «ферментированное молоко» и «йогурт» имеют обычные значения, используемые в области молочной промышленности, то есть относятся к продуктам, предназначенным для употребления в пищу людьми и происходящим от молочнокислого ферментирования молочной основы, имеющей животное или растительное происхождение, предпочтительно - животное происхождение.
Соответственно, термин «ферментированное молоко» предназначен в настоящей публикации для обозначения молочного продукта, приготовленного из молочной основы, которая была подвергнута обработке, по меньшей мере эквивалентной пастеризации, который был засеян микроорганизмами, принадлежащими к характерным видам или к характерным видам для каждого продукта.
Термин «йогурт» предназначен для обозначения ферментированного молока, полученного, согласно местным и устойчивым традициям, за счет размножения специфических термофильных молочнокислых бактерий, известных как Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus и Streptococcus thermophilus, которые должны находиться в живом состоянии в готовом продукте, с минимальной скоростью. В некоторых странах предписания требуют добавления других молочнокислых бактерий для производства йогурта, и в частности - дополнительного использования штаммов Bifidobacterium и/или Lactobacillus acidophilus и/или Lactobacillus casei. Эти дополнительные штаммы молочнокислых бактерий предназначены для придания различных свойств конечному продукту, таких как обеспечение баланса кишечной флоры или модулирование иммунной системы.
Поэтому на практике выражение «ферментированное молоко» обычно используют для обозначения видов ферментированного молока, отличающихся от йогуртов.
Термин «сцеженный» молочный продукт относится к молочному продукту, полученному посредством стадии сепарирования, во время которой жидкую сыворотку сепарируют (отделяют) от твердой фазы (сцеженного молочного продукта), то есть стадии (с) способа по настоящему изобретению.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения сцеженный ферментированный молочный продукт не является сыром.
Сцеженный ферментированный молочный продукт, полученный способом по настоящему изобретению, может иметь общее содержание белка, лежащее в диапазоне от 6% до 16%, в частности - от 7% до 12%, например - от 8% до 10%.
Термин «общее содержание белка» в молочном продукте соответствует массе белков, присутствующих в молочном продукте, отнесенной к общей массе молочного продукта. Общее содержание белка выражают в массовых процентах.
Общее содержание белка можно измерить посредством анализа Кьельдаля (Kjeldahl) (NF EN ISO 8968-1) в качестве эталонного способа определения общего содержания белка в молочных продуктах, основанного на измерении общего содержания азота. Способ описан как Метод 991.20 Ассоциации официальных агрохимиков (АОАС; от англ.: Association of Official Agricultural Chemists) (1) и в Стандарте Международной федерации производителей молока (IDF; от англ.: International Dairy Federation) 20 В: 1993.
Сцеженный ферментированный молочный продукт, полученный способом по настоящему изобретению, может иметь содержание жира, лежащее в диапазоне от 0% до 6%, в частности - от 1% до 5%, например - от 2% до 3%.
Термин «содержание жира» в молочном продукте соответствует массе жировых компонентов, присутствующих в молочном продукте, отнесенной к общей массе молочного продукта. Содержание жира выражают в массовых процентах.
Содержание жира можно измерить гравиметрическим способом Вейбулла-Бернтропа (Weibull-Berntrop), описанным в стандарте NF ISO 8262-3.
Сцеженный ферментированный молочный продукт, используемый в способе по настоящему изобретению, является высокотекстурированным молочным продуктом, то есть густым молочным продуктом, имеющим вязкость, лежащую в диапазоне от 1500 мПа⋅с до 5000 мПа⋅с, в частности - от 3000 мПа⋅с до 4000 мПа⋅с, предпочтительно - от 3300 мПа⋅с до 3700 мПа⋅с.
-1
Вязкость измеряют через 24 часа (то есть через 24 часа после производства продукта) вискозиметром, более конкретно - вискозиметром типа Rheomat, оборудованным системой «измерительный шпиндель/измерительная трубка» типа 2/2 со скоростью сдвига, равной 64 с, в течение 90 с при 10°С. Например, можно использовать вискозиметр Rheomat RM200. Система «измерительный шпиндель/измерительная трубка» типа 2/2 - это система, в которой измерительный шпиндель относится к типу 2 и имеет диаметр, равный 24 мм, а измерительная трубка относится к типу 2 и имеет диаметр, равный 26,03 мм.
Вязкость молочного продукта - это вязкость, измеренная после хранения в течение 24 часов в холодильнике при температуре, лежащей в диапазоне от 2°С до 6°С, после окончания стадии (с). Разумеется, вязкость может изменяться в течение срока хранения продукта. В частности, вязкость ферментированного молочного продукта повышается в течение его срока хранения.
Стадия (а) - Получение молочного продукта
Молочный продукт, используемый в качестве исходного материала для приготовления сцеженного ферментированного молочного продукта по настоящему изобретению, является неферментированным молочным продуктом, также называемым молочной смесью или молочным исходным материалом, содержащим молоко и компоненты молока животного или растительного происхождения, и, необязательно, другие пищевые добавки, например - такие, как указано выше. Соответственно, молочный продукт получают посредством смешивания различных ингредиентов.
Молоко и компоненты молока животного происхождения могут быть цельным молоком и/или полностью или частично обезжиренным молоком, которое можно использовать в порошкообразной, концентрированной или ультраконцентрированной форме, которую можно восстановить посредством добавления воды. Можно добавить другие компоненты молока, такие как сливки, казеин, казеинат (например, казеинат кальция или натрия), сывороточные белки, в частности - в форме концентрата (WPC; от англ.: whey protein concentrate), молочные белки, в частности - в форме концентрата (МРС; от англ.: milk protein concentrate), гидролизаты молочного белка и их смеси.
Молоко и компоненты молока животного происхождения могут происходить от коровы, козы, овцы, буйвола, осла или верблюда, предпочтительно они происходят от коровы.
Молоко и компоненты молока растительного происхождения могут быть получены из зернового молока, такого как ячменное молоко, овсяное молоко рисовое молоко или спельтовое молоко; молока на основе бобовых культур, такого как люпинное молоко, гороховое молоко, арахисовое молоко или соевое молоко; орехового молока, такого как миндальное молоко, молоко из кешью, молоко из фундука или молоко из грецкого ореха; или молока из семян, такого как конопляное молоко, молоко из семян киноа, кунжутное молоко, подсолнечное молоко или кокосовое молоко. Соответственно, оно содержит растительные белки. Молочный продукт на основе молока растительного происхождения предпочтительно изготавливать из соевого молока, овсяного молока, рисового молока или миндального молока.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения молочный продукт изготовлен из молока и компонентов молока животного происхождения, в частности - происходящего от коровы.
Молочный продукт, полученный на стадии (а), может иметь общее содержание белка, лежащее в диапазоне от 2,8% до 4,6%, в частности - от 3,1% до 4,0%, например - от 3,2% до 3,6%.
Молочный продукт, полученный на стадии (а), может иметь содержание жира, лежащее в диапазоне от 0,0% до 2,0%, в частности - от 0,05% до 1,0%, например - от 0,1% до 0,3%.
Согласно варианту осуществления настоящего изобретения молочный продукт, полученный на стадии а), является термически обработанным молочным продуктом.
Термическую обработку молочного продукта также называют пастеризацией. Она предназначена для уничтожения микроорганизмов, включая патогенные микроорганизмы, в молочном продукте с целью сохранения качества и органолептических свойств конечного продукта и для предотвращения заражения потребителя патогенными микроорганизмами, присутствующими в молочном продукте, и развития болезней.
Термическую обработку обычно проводят при температуре (температура термической обработки), лежащей в диапазоне от 72°С до 140°С, предпочтительно - в течение периода от 2 секунд до 30 минут.
Термическую обработку можно также выполнить в несколько стадий, в частности - в две стадии, причем молочный продукт нагревают до определенных температур на каждой стадии. Например, термическую обработку можно выполнить согласно двум следующим стадиям:
(1) первую стадию предварительной термической обработки выполняют при температуре, лежащей в диапазоне от 55°С до 95°С, в частности - до достижения температуры, лежащей в диапазоне от 55°С до 95°С,
(2) вторую стадию термической обработки выполняют при температуре, лежащей в диапазоне от 90°С до 95°С, в частности - в течение периода, лежащего в диапазоне от 2 минут до 7 минут.
5
5
5
5
Предпочтительно между двумя стадиями нагрева выполняют стадию гомогенизации, в частности - при давлении, лежащем в диапазоне от 20 бар до 300 бар (от 20⋅10 Па до 300⋅10 Па), например - в диапазоне от 50 бар до 250 бар (от 50⋅10 Па до 250⋅10 Па). Более конкретно, эту стадию гомогенизации выполняют при температуре, лежащей в диапазоне от 55°С до 95°С.
Стадия (b) - Добавление лактазы и культуры бактерий и ферментирование
Лактазу и культуру бактерий добавляют к молочному продукту, более конкретно - к молочному продукту, прошедшему термическую обработку. Молочный продукт ферментируют при температуре (температуре ферментирования), лежащей в диапазоне от 25°С до 44°С, в частности - от 30°С до 40°С. Ферментирование выполняют, в частности, в течение периода, лежащего в диапазоне от 3 часов до 25 часов, предпочтительно - от 5 часов до 15 часов.
Лактазу и культуру бактерий нельзя добавлять к молочному продукту при слишком высокой температуре, и обычно их добавляют при температуре ферментирования. Поэтому, если молочный продукт прошел термическую обработку, необходимо охладить прошедший термическую обработку молочный продукт, полученный в конце стадии термической обработки, до температуры ферментирования перед инокуляцией лактазы и культуры бактерий и выполнением стадии ферментирования.
Стадия ферментирования обычно является стадией молочнокислого брожения, которую осуществляют способами, известными специалисту в данной области техники.
Когда производится ссылка на «молочнокислое брожение», это означает ферментирование с закислением молочной кислотой, которое приводит к сворачиванию молока и закислению после образования молочной кислоты, которое может сопровождаться образованием других кислот, диоксида углерода и различных веществ, таких как экзополисахариды (EPS; от англ.: exopolysaccharides) или ароматические вещества, например - диацетил и ацетальдегид.
Для выполнения ферментирования молочного продукта можно использовать различные бактерии, и в частности - молочнокислые бактерии, такие как:
- Lactobacillus sp. (например, Lactobacillus bulgaricus, и в частности - Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus casei, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus bifidus и их комбинации),
- Lactococcus sp. (например, Lactococcus lactis, и в частности - Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris и их комбинации),
- Bifidobacterium sp. (например, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium animalis, и в частности - Bifidobacterium animalis subsp. lactis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum и их комбинации), и
- Streptococcus sp. (например, Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis, Streptococcus raffinolactis, Streptococcus cremoris и их комбинации),
и их комбинации.
Предпочтительные молочнокислые бактерии для использования в настоящем изобретении выбраны из Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis, Bifidobacterium animalis subsp. lactis и их комбинаций.
Более предпочтительные молочнокислые бактерии для использования в настоящем изобретении выбраны из:
- Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, депонированных под номером CNCM 1-1632, или Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, депонированных под номером CNCM 1-1519,
- Streptococcus thermophilus, депонированных под номером CNCM-1630,
- Lactococcus lactis subsp. lactis, депонированных под номером CNCM-1631,
- Bifidobacterium animalis subsp. lactis, депонированных под номером CNCM-2494,
и их комбинаций. Указанные штаммы молочнокислых бактерий депонированы согласно Будапештскому соглашению в Национальной коллекции культур микроорганизмов (CNCM; от франц.: Collection Nationale de Cultures de Micro-organismes), расположенной в штаб-квартире Института Пастера (25 rue du Docteur Roux 75724 PARIS Cedex 15 FRANCE).
В рамках настоящего изобретения культура бактерий содержит:
- по меньшей мере один штамм мезофильных молочнокислых бактерий, таких как Lactococcus sp., и
- по меньшей мере один штамм термофильных молочнокислых бактерий, таких как Streptococcus sp., Lactobacillus sp., и/или Bifidobacterium sp., и в частности - Bifidobacterium sp..
Под «мезофильными молочнокислыми бактериями» в контексте настоящего изобретения понимают молочнокислые бактерии, которые лучше всего размножаются при умеренной температуре, в характерном случае - в диапазоне от 20°С до 30°С. Мезофильными молочнокислыми бактериями могут быть, в частности, Lactococcus sp., определенные выше, и более конкретно - Lactococcus lactis subsp. lactis.
Под «термофильными молочнокислыми бактериями» в контексте настоящего изобретения понимают молочнокислые бактерии, которые лучше всего размножаются при относительно высокой температуре, в характерном случае - выше 35°С, в частности - в диапазоне от 38°С до 44°С. Термофильные молочнокислые бактерии можно выбрать из группы, состоящей из Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Bifidobacterium sp. и их комбинаций, определенных выше, а именно - Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Bifidobacterium animalis subsp. lactis или их комбинаций.
Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения культура бактерий, используемая в настоящем изобретении, содержит:
- по меньшей мере один штамм мезофильных молочнокислых бактерий, выбранных из Lactococcus sp., и
- по меньшей мере один штамм термофильных молочнокислых бактерий, выбранных из Streptococcus sp., Lactobacillus sp., Bifidobacterium sp. и их смеси.
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения культура бактерий, используемая в настоящем изобретении, содержит:
- по меньшей мере один штамм мезофильных молочнокислых бактерий, выбранных из Lactococcus lactis subsp. lactis, Lactococcus lactis subsp. cremoris и их смеси, и
- по меньшей мере один штамм термофильных молочнокислых бактерий, выбранных из Streptococcus thermophilus, Streptococcus lactis, Streptococcus raffinolactis, Streptococcus cremoris, Lactobacillus bulgaricus, и в частности - Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus casei, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus helveticus, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus plantarum, Lactobacillus bifidus, Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium animalis, и в частности - Bifidobacterium animalis subsp. lactis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum или их смеси.
Согласно другому варианту осуществления настоящего изобретения культура бактерий, используемая в настоящем изобретении, содержит по меньшей мере один штамм Bifidobacterium sp. Bifidobacterium sp.могут быть Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium animalis, и в частности - Bifidobacterium animalis subsp. lactis, Bifidobacterium breve, Bifidobacterium longum или их комбинацией.
Согласно конкретному варианту осуществления настоящего изобретения культура бактерий содержит (в частности - состоит из) комбинацию Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Lactococcus lactis subsp. lactis.
Согласно другому конкретному варианту осуществления настоящего изобретения культура бактерий содержит (в частности - состоит из) комбинацию Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis subsp. lactis.и Bifidobacterium animalis subsp. lactis.
Стадию ферментирования останавливают, в частности - посредством охлаждения, предпочтительно - при достижении предельного рН, то есть рН, лежащего в диапазоне от 4,80 до 4,20, в частности - от 4,65 до 4,35.
Лактаза, используемая в настоящем изобретении, может быть любой лактазой, например:
Лактазу предпочтительно добавляют в количестве, лежащем в диапазоне от 0,005 масс. % до 0,20 масс. %, более конкретно - от 0,01 масс. % до 0,15 масс. %, предпочтительно - от 0,02 масс. % до 0,06 масс. %, в пересчете на общую массу молочного продукта.
Лактазу и культуру бактерий добавляют в молочный продукт одновременно или по отдельности. Лактазу можно добавить до добавления культуры бактерий или совместно с культурой бактерий. Предпочтительно лактазу добавляют в молочный продукт до добавления культуры бактерий, в частности - по меньшей мере за 10 минут до добавления культуры бактерий, и более конкретно - по меньшей мере за 20 минут до добавления культуры бактерий, например - за 10-40 минут до добавления культуры бактерий, более конкретно - за 20-30 минут до добавления культуры бактерий.
Неожиданно было продемонстрировано, что добавление лактазы к молочному продукту незадолго до добавления культуры бактерий обеспечивает дополнительное улучшение стадии сепарирования (см. Пример 4).
Согласно предпочтительному варианту осуществления настоящего изобретения на этой стадии или других стадиях способа по настоящему изобретению не добавляют никаких других ферментов. В частности, на этой стадии или других стадиях способа по настоящему изобретению не добавляют химозин (содержащийся в сычуге).
Стадия (с) - Сепарирование жидкой Фазы (называемой сывороткой) от Ферментированного молочного продукта
После ферментирования ферментированный молочный продукт подвергают стадии сепарирования для получения сцеженного ферментированного молочного продукта, имеющего более высокое общее содержание белка, чем содержание в исходном ферментированном молочном продукте.
Во время этой стадии от ферментированного молочного продукта отделяют жидкую фазу (сыворотку), содержащую преимущественно воду, лактозу и минеральные вещества, так что остается сцеженный ферментированный молочный продукт.
Эту стадию предпочтительно осуществляют посредством центрифугирования с использованием центробежного сепаратора в качестве сепарационного устройства.
Эту стадию предпочтительно осуществляют при температуре (температура сепарирования), лежащей в диапазоне от 30°С до 45°С, в частности - от 35°С до 43°С. Соответственно, может потребоваться нагревание или охлаждение (в частности, нагревание) ферментированного молочного продукта, полученного в конце стадии (b) ферментирования, до температуры сепарирования перед осуществлением стадии (с) сепарирования.
Выгодным является то, что большая часть белков, содержащихся в ферментированном молочном продукте, остается в конечном сцеженном ферментированном молочном продукте. Соответственно, показатель извлечения белка (PRR; от англ.: protein recovery rate) превышает 93 масс. %, более предпочтительно - превышает 95 масс. %.
В контексте настоящего изобретения под «показателем извлечения белка» понимают процентное соотношение между общим содержанием белка (в масс. %) в ферментированном молочном продукте и общим содержанием белка (в масс. %) в сцеженном ферментированном молочном продукте (то есть соотношение общего содержания белка (в масс. %) в молочном продукте до и после стадии (с) сепарирования).
Сцеженный ферментированный молочный продукт, полученный в конце этой стадии, предпочтительно имеет общее содержание белка, лежащее в диапазоне от 6% до 16%, в частности - от 7% до 12%, например - от 8% до 10%. На самом деле, целью стадии (с) сепарирования является получение целевого общего содержания белка.
В отсутствие лактазы уже после нескольких часов работы производственной линии наблюдается закупоривание сепарационного устройства, требующее остановки производственной линии и очистки сепарационного устройства (см. Пример 1 и Фиг. 1 и 2). Это закупоривание является особенно важным, если культура бактерий, используемая на стадии ферментирования, содержит комбинацию мезофильных молочнокислых бактерий и термофильных молочнокислых бактерий, поскольку стадия сепарирования становится менее эффективной (см. Пример 2).
На самом деле, проблема с закупориванием, обсуждаемая в данной публикации, не связана со стандартным закупориванием сопел, обычно наблюдаемым в стандартных способах центробежного сепарирования, когда мелкие частицы закупоривают одно или два сопла и объемные скорости на выходе устройства снижаются в качестве немедленного последствия.
Феномен закупоривания, описываемый в данной публикации, наблюдается между сепарационными дисками центробежного устройства (см. Фиг. 1) и вдоль восходящих каналов устройства. Наиболее вероятной причиной возникающей проблемы является аккумуляция белков, присутствующих в очень высокой концентрации (примерно 29% белка по результатам анализа). Поэтому неблагоприятное влияние на изменения объемных скоростей, наблюдаемое при стандартном закупоривании сопел, не наблюдается при этом типе закупоривания. В этом случае основными наблюдаемыми неблагоприятными эффектами являются (см. Фиг. 2):
- внезапное снижение общего содержания белка в сцеженном ферментированном молочном продукте,
- внезапное увеличение общего содержания белка в отделенной сыворотке, и
- отсутствие улучшений при увеличении входящего потока, которое иногда даже ухудшает ситуацию.
Можно предположить, что небольшая часть несолюбилизированных белков может «инициировать» закупоривание за счет прилипания к стенкам сепарационного устройства, вызванного специфической биопленкой, продуцируемой специфическими штаммами бактерий, используемыми на стадии ферментирования. После этого, чем дальше продвигается процесс, тем больше белков аккумулируется на дисках.
Когда возникает проблема с закупориванием, общее содержание белка в жидкой фазе, или сыворотке, увеличивается, тогда как общее содержание белка в сцеженном ферментированном молочном продукте снижается (см. Пример 1 / Фиг. 1 и 2). Кроме проблемы с закупориванием, в дальнейшем трудно или невозможно достичь целевого общего содержания белка в конечном сцеженном ферментированном молочном продукте, независимо от того, какой входящий поток устанавливают.
Не желая быть связанными конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что эта проблема с закупориванием дисков может быть обусловлена выделением экзополисахаридов (EPS) бактериями, которые могут привести к образованию гелевой структуры, обладающей более низкой проницаемостью, повышенному связыванию воды и образованию биопленки, которая может прилипать к внутренним стенкам сепарационного устройства.
Авторы настоящего изобретения полагают, что добавление лактазы во время стадии ферментирования дает возможность преодолеть эту проблему с закупориванием, возможно - за счет модификации метаболизма бактерий, используемых на стадии ферментирования, что приводит к нарушению продукции экзополисахаридов (в частности, изменению их количества и/или природы).
Необязательная стадия (d) - Придание гладкости
После стадии (с) сепарирования можно также осуществить стадию (е) придания гладкости.
Эту стадию придания гладкости можно осуществить с помощью роторно-статорного смесителя, например - такого, как описанный в публикации WO 2007/095969.
Эту стадию можно осуществить при температуре (температура придания гладкости), лежащей в диапазоне от 30°С до 45°С.
Необязательная стадия (е) - Охлаждение
Сцеженный ферментированный молочный продукт предпочтительно является охлажденным продуктом, то есть продуктом, имеющим температуру хранения, лежащую в диапазоне от 1°С до 10°С, в частности - от 4°С до 8°С.
Соответственно, способ по настоящему изобретению может включать после стадии (с), и в частности - после стадии (d), когда выполнена стадия придания гладкости, дополнительную стадию (е) охлаждения сцеженного ферментированного молочного продукта до его температуры хранения.
Необязательная стадия (f) - Добавление пищевых добавок после стадии сепарирования
Можно предусмотреть добавление к сцеженному ферментированному молочному продукту после стадии (с) сепарирования, и в частности - после стадии (d), когда выполнена стадия придания гладкости, и в частности - после стадии (е), когда выполнена стадия охлаждения, дополнительных пищевых добавок, таких как сливочный материал и/или фруктовый препарат, в случае необходимости.
Сливочный материал может быть сливками или смесью сливок и молока. Он может иметь содержание жира, лежащее в диапазоне от 20 масс. % до 50 масс. %, более конкретно - от 23 масс. % до 40 масс. %.
Фруктовый препарат может быть выбран из фруктов, кусочков фруктов, фруктового пюре, фруктового компота, фруктового соуса, фруктового кулиса, фруктового джема, фруктового желе, фруктового сока и их смесей, необязательно -в концентрированной или высушенной форме, необязательно - присутствующих в матриксе.
Например, фрукт (или фрукты) препарата на основе фруктов могут быть выбраны из клубники, малины, черной смородины, черники, вишни, абоикоса, персика, груши, яблока, сливы, ананаса, манго, банана, папайи, маракуйи, помело, апельсина, лимона, киви, кокоса, ванили и их смеси.
Настоящее изобретение также относится к применению лактазы для предотвращения закупоривания сепарационного устройства, используемого для получения сцеженного ферментированного молочного продукта.
Сцеженный ферментированный молочный продукт может быть таким, как определено выше. Более конкретно, сцеженный ферментированный молочный продукт имеет общее содержание белка, лежащее в диапазоне от 6% до 16%, в частности - от 7% до 12%, например - от 8% до 10%. Более конкретно, сцеженный ферментированный молочный продукт может быть охлажденным продуктом, то есть продуктом, имеющим температуру хранения, лежащую в диапазоне от 1°С до 10°С, в частности - от 4°С до 8°С.
Этот сцеженный ферментированный молочный продукт получают из ферментированного молочного продукта на стадии сепарирования с использованием сепарационного устройства. Сепарационное устройство предпочтительно является центробежным сепаратором. Стадию сепарирования можно, в частности, выполнить так, как описано выше для стадии (с). За стадией сепарирования может следовать стадия охлаждения сцеженного ферментированного молочного продукта до его температуры хранения.
Ферментированный молочный продукт, используемый для получения сцеженного ферментированного молочного продукта, предпочтительно имеет общее содержание белка, лежащее в диапазоне от 2,8% до 4,6%, в частности - от 3,1% до 4,0%, например - от 3,2% до 3,6%. Ферментированный молочный продукт может быть получен из молочного продукта, в частности - определенного для стадии (а) выше. Получение ферментированного молочного продукта из молочного продукта включает по меньшей мере стадию ферментирования с использованием, в частности, культуры бактерий, указанных выше. Этой стадии ферментирования предпочтительно предшествует стадия термической обработки. Стадию ферментирования и стадию термической обработки предпочтительно можно осуществить так, как определено выше (см. стадии (а) и (b).
Лактаза может быть лактазой любого типа, например:
Лактазу и культуру бактерий можно добавлять одновременно или по отдельности. Лактазу можно добавить до добавления культуры бактерий или совместно с культурой бактерий. Предпочтительно лактазу добавляют до добавления культуры бактерий, в частности - за 10-40 минут до добавления культуры бактерий, более конкретно - за 20-30 минут до добавления культуры бактерий.
Другие подробности или преимущества настоящего изобретения могут стать очевидными из приведенных ниже неограничивающих примеров, иллюстрируемых следующими графическими материалами.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ГРАФИЧЕСКИХ МАТЕРИАЛОВ
Фиг. 1 представляет фотографии закупоривания дисков, происходящего в способе производства сцеженного ферментированного молочного продукта без использования лактазы.
Фиг. 2 представляет графики общего содержания белка в полученном сцеженном ферментированном молочном продукте (сцеженной массе) и в сепарированной сыворотке как функции времени, а также входящего потока в сепарационном устройстве как функции времени в течение 6 часов и 30 минут производства с использованием центробежного сепарационного устройства промышленного масштаба.
Фиг. 3 представляет процент выделения сыворотки из ферментированных молочных продуктов из Примера 2 (в зависимости от влияния культуры бактерий) по сравнению с Эталонным продуктом (Продукт а)).
Фиг. 4 представляет конфокальные микрофотографии а) молочного продукта, ферментированного с использованием только термофильных молочнокислых бактерий (слева) и b) молочного продукта, ферментированного с использованием культуры термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий (справа).
Фиг. 5 представляет процент выделения сыворотки из ферментированных молочных продуктов из Примера 3 (в зависимости от влияния добавления лактазы) по сравнению с Эталонным продуктом (Продукт а)).
Фиг. 6 представляет процент выделения сыворотки из ферментированных молочных продуктов из Примера 4 (в зависимости от влияния дозы и времени добавления лактазы) по сравнению с Эталонным продуктом (Продукт а)).
Фиг. 7 представляет общее содержание белка в сцеженных ферментированных молочных продуктах, полученных в Примере 4 (в зависимости от влияния дозы и времени добавления лактазы).
ОПИСАНИЕ ПРИМЕРОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Пример 1
Изменение общего содержания белка на выходе из сепарационного устройства во время сепарирования до и после возникновения закупоривания дисков
Сцеженный ферментированный молочный продукт получили посредством ферментирования прошедшей термическую обработку обезжиренной молочной смеси (приготовленной из обезжиренного молока и обезжиренного молочного порошка, взятых в таких пропорциях, чтобы получить общее содержание белка, равное примерно 3,5%) культурой молочнокислых бактерий, состоявшей из смеси Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Streptococcus thermophilus, Lactococcus lactis subsp. lactis и Bifidobacterium animalis subsp. lactis.
Термическую обработку выполнили согласно следующим стадиям:
- первая стадия предварительной термической обработки до достижения температуры, равной примерно 60°С, и далее
- стадия гомогенизации при давлении, равном примерно 50 бар (2 этапа), и далее
- вторая стадия термической обработки при температуре, равной примерно 92°С, в течение примерно 5 минут.
Термически обработанную молочную смесь ферментировали при 37°С и подвергли молочнокислому закислению до достижения целевого значения рН, равного 4,60.
Затем ферментированный молочный продукт снова нагрели до соответствующей температуры сепарирования, равной примерно 41°С, и затем сепарировали с использованием центробежного сепарационного устройства с 12 соплами с получением примерно 1/3 сцеженного ферментированного молочного продукта, в котором было достигнуто общее содержание белка, равное примерно 10%, и 2/3 сыворотки.
После нескольких часов производства общее содержание белка в сцеженном ферментированном продукте на выходе из устройства внезапно снизилось (общее содержание белка ниже 9,3%), тогда как общее содержание белка, выделенного в сыворотку, напротив, повысилось (более 0,50%), причем не наблюдалось флуктуаций объемных скоростей ни сыворотки, ни на выходе сцеженной ферментированной массы (см. Фиг. 2), из-за закупоривания дисков центробежного сепарационного устройства (см. Фиг. 1).
Когда возник этот эффект, было обнаружено снижение основных параметров эффективности сепарирования: показатель извлечения белка значительно снизился (на 2% относительно начальной фазы производства и продолжал снижаться при продолжении производства), и точно так же снизилась производительность сепарирования.
Пример 2
Влияние культуры бактерий на закупоривание дисков центробежного сепаратора
Термически обработанную молочную смесь приготовили так, как описано в Примере 1. Затем термически обработанную молочную смесь разделили на 3 партии для инокулирования 3 различными культурами бактерий:
a) культура, содержавшая только штаммы термофильных молочнокислых бактерий: Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus,
b) культура, содержавшая штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штамм мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis),
с) культура, содержавшая штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus) и штамм мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis).
Затем три термически обработанные молочные смеси ферментировали так, как описано в Примере 1. Затем ферментированные молочные продукты повторно нагрели до соответствующей температуры сепарирования, равной примерно 41°С, и затем сепарировали на лабораторной спин-центрифуге: по 4 образца по 40 г каждого ферментированного молочного продукта центрифугировали при 4000 об/мин в течение 4 минут. После этого отделенную сыворотку взвесили с использованием прецизионного взвешивающего устройства. Полученные результаты представлены на Фиг. 3 как процент выделенной сыворотки по сравнению с продуктом а), использованным в качестве Эталонного продукта.
Эти результаты демонстрируют, что количество сыворотки, выделенной каждым ферментированным молочным продуктом, полностью зависит от типа бактерий, использованных на стадии ферментирования: во всех продуктах, где на стадии ферментирования использовали комбинацию штаммов термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий (продукты b) и с)), наблюдали снижение способности к выделению сыворотки.
Не желая быть связанными конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что в зависимости от типа бактерий, используемых для выполнения стадии ферментирования, могут варьироваться вторичные соединения, образующиеся при стандартном молочнокислом ферментировании, что приводит к различиям в проницаемости сгустка и поэтому вызывает изменения способности свернувшегося молока отделять жидкую фазу (сыворотку) от твердой фазы.
абс
эми
Ферментированные молочные продукты а) и b) также исследовали под конфокальным микроскопом (конфокальный микроскоп Leica ЕС SP2 - флуоресцентные маркеры белков DyLight 488, λ=493 нм, λ=518 нм, 10 мкл в 500 мкл ферментированного продукта - объектив ×40 с водной иммерсией при 20°С). Соответствующие фотографии представлены на Фиг. 4 (слева - ферментированный молочный продукт, содержащий только термофильные штаммы (продукт а)) и справа - ферментированный молочный продукт, содержащий культуру штаммов термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий (продукт b)). Можно видеть, что плотность белковой сети различается у этих ферментированных молочных продуктов; молочный продукт b) является более гранулярным с большими «черными» пространствами между агрегатами белков.
Не желая быть связанными конкретной теорией, авторы настоящего изобретения полагают, что «черные» пространства в белковых сетях могут содержать различные типы и различные количества вторичных метаболитов ферментирования (например, экзополисахаридов), способных связывать воду и поэтому делающих сгусток более непроницаемым и, соответственно, затрудняющих сепарирование.
Пример 3
Влияние добавления лактазы на способность к выделению сыворотки молочного продукта. Ферментированного культурой, содержавшей штаммы термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий
Термически обработанную молочную смесь приготовили так, как описано в Примере 1. Затем термически обработанную молочную смесь разделили на 3 партии, которые инокулировали следующим образом:
a) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штаммы мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis),
b) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum), штаммы мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis) и лактазу (Ha-Lactase™ 5200 производства компании Hansen в дозе, равной 0,04%),
c) культурой, содержавшей только штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus).
Затем три термически обработанные молочные смеси ферментировали так, как подробно описано в Примере 1. Затем ферментированные молочные продукты повторно нагрели до соответствующей температуры сепарирования, равной примерно 41°С, и затем сепарировали на лабораторной спин-центрифуге: по 4 образца по 40 г каждого ферментированного молочного продукта центрифугировали при 4000 об/мин в течение 4 минут. После этого отделенную сыворотку взвесили с использованием прецизионного взвешивающего устройства. Полученные результаты представлены на Фиг. 5 как процент выделенной сыворотки по сравнению с продуктом а), использованным в качестве Эталонного продукта.
Обнаружили, что количество сыворотки, выделенной каждым ферментированным молочным продуктом, полностью зависит от типа бактериальной культуры, как указано в Примере 2 (продукт а) в сравнении с продуктом с)). Также обнаружили, что добавление лактазы приводит к значительному повышению проницаемости сгустка (продукт а) в сравнении с продуктом b)) до значений, близких к проницаемости сгустка молочного продукта, ферментированного только термофильными штаммами (продукт с)).
Пример 4
Влияние дозы и времени добавления лактазы на способность к выделению сыворотки молочного продукта, Ферментированного культурой, содержавшей штаммы термофильных и мезофильных молочнокислых бактерий
Термически обработанную молочную смесь приготовили так, как описано в Примере 1. Затем термически обработанную молочную смесь разделили на 5 партий, которые инокулировали следующим образом:
a) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штаммы мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis),
b) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штамм мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis) и лактазу (Maxilact LGi 5000 производства компании DSM в дозе, равной 0,06%),
c) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штамм мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis) и лактазу (Maxilact LGi 5000 производства компании DSM в дозе, равной 0,05%),
d) культурой, содержавшей штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus, Streptococcus thermophilus и Bifidobacterium bifidum) и штамм мезофильных молочнокислых бактерий (Lactococcus lactis subsp. lactis) и лактазу (Maxilact LGi 5000 производства компании DSM в дозе, равной 0,05%), которую добавили за 20 минут до инокулирования культуры бактерий,
е) культурой, содержавшей только штаммы термофильных молочнокислых бактерий (Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus).
Затем пять термически обработанных молочных смесей ферментировали так, как описано в Примере 1. Затем ферментированные молочные продукты повторно нагрели до соответствующей температуры сепарирования, равной примерно 41°С, и затем сепарировали на лабораторной спин-центрифуге: по 4 образца по 40 г каждого ферментированного молочного продукта центрифугировали при 4000 об/мин в течение 4 минут. После этого отделенную сыворотку взвесили с использованием прецизионного взвешивающего устройства. Полученные результаты представлены на Фиг. 6 как процент выделенной сыворотки по сравнению с продуктом а), использованным в качестве Эталонного продукта.
Обнаружили, что количество сыворотки, выделенной каждым сгустком, полностью зависит от типа бактериальной культуры (продукт а) в сравнении с продуктом е)), как указано в Примерах 2 и 3. Также обнаружили, что добавление лактазы приводит к значительному повышению проницаемости сгустка (продукты b), с) и d) в сравнении с продуктом а)). Кроме того обнаружили, что время добавления лактазы оказывает дополнительное влияние на стадию сепарирования (продукт с) в сравнении с продуктом d)). Если лактазу добавляли за 20 минут до добавления культуры бактерий, то влияние на способность к выделению сыворотки было большим, что обеспечивает возможность небольшого снижения дозы самой лактазы.
Общее содержание белка в сцеженных ферментированных молочных продуктах, полученных в каждом случае, представлено на Фиг. 7.