СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННОЙ КОМПОЗИЦИИ БЕЛКА МОЛОКА, ПОДХОДЯЩЕЙ, В ЧАСТНОСТИ, ДЛЯ ОРГАНИЧЕСКОГО СЕКТОРА, И ДЕМИНЕРАЛИЗОВАННАЯ КОМПОЗИЦИЯ БЕЛКА МОЛОКА
METHOD FOR OBTAINING DEMINERALIZED MILK PROTEIN COMPOSITION SUITABLE, IN PARTICULAR, FOR ORGANIC SECTOR, AND DEMINERALIZED MILK PROTEIN COMPOSITION

Настоящее изобретение, по существу, относится к способу деминерализации композиции белка молока.
Настоящее изобретение также относится к деминерализованной композиции белка молока, которую можно получать таким способом.
Среди известных композиций белка молока, молочная сыворотка является жидкой частью, образующейся при свертывании молока при получении сыра.
Молочная сыворотка, по существу, состоит из воды, лактозы, белков и минералов. Один из способов улучшения молочной сыворотки относится к получению порошка молочной сыворотки, служащего в качестве ингредиента для получения детского молока. Для осуществления этого, в частности, необходимо снижать содержание минералов для получения продукта, богатого белками и лактозой.
Как известно в этой области, способ деминерализации молочной сыворотки, в частности, включает стадию отстаивания сливок, позволяющую снижать содержание жира в молочной сыворотке, с последующей стадией электродиализа, посредством которой получают диализированную молочную сыворотку, содержащую от 50% до 60% масс. или менее минералов. Затем отстоянную и диализированную молочную сыворотку помещают в катионную колонку, из которой ее получают в значительной степени лишенной катионов, затем в анионную колонку, из которой молочную сыворотку получают деминерализованной.
Но регенерация ионообменных смол приводит к использованию сильных оснований и кислот, таких как сода, поташ или соляная кислота, которые могут ухудшать качество полученного деминерализованного продукта. В результате своего функционирования, ионообменные смолы индуцируют добавление экзогенных минеральных веществ, и, в связи с этим, их считают технологическими вспомогательными средствами по Европейскому стандарту EC 889/2008. По этой причине их использование в органическом секторе запрещено.
В связи с этим, настоящее изобретение относится к способу деминерализации композиции белка молока, не включающему какую-либо операцию с использованием ионообменных смол и делающему возможным достижение уровня деминерализации, являющегося, по меньшей мере, равным 90%, учитывая профиль минералов, совместимый с получением такого продукта, как детское молоко.
В связи с этим, способ получения деминерализованной композиции белка молока, по существу, отличается тем, что он включает, по меньшей мере, стадии:
- получения композиции белка молока,
- ультрафильтрации указанной композиции белка молока,
- нанофильтрации ультрафильтрационного ретентата, полученного на предыдущей стадии, и
- электродиализа нанофильтрационного ретентата, полученного на предыдущей стадии,
указанный способ не включает какую-либо стадию, включающую пропускание через ионообменные смолы.
Таким образом, способ по изобретению является исключительно мембранным способом, включающим, в конкретном порядке стадии ультрафильтрации, нанофильтрации и электродиализа. Способ по изобретению делает возможным получение деминерализованной композиции белка молока до 90%, где содержание минералов контролируют, в частности, посредством поддержания соотношения кальция и фосфора настолько близким к молоку, насколько возможно, чего не происходит в случае общепринятого способа деминерализации, пропускания через ионообменные смолы, имеющие более низкое соотношения кальция и фосфора. Композиция белка молока дополнительно имеет степень денатурации белка, более низкую, чем у композиций, полученных способом деминерализации по современному уровню техники, включающим использование ионообменных смол.
Способ по изобретению также может включать следующие необязательные характеристики, рассматриваемые самостоятельно или в соответствии со всеми возможными техническими комбинациями:
- ультрафильтрационный ретентат имеет общее содержание азотистых веществ, по меньшей мере, равное 14% сухого экстракта.
- по первому варианту композиция белка молока является сырной сывороткой.
- сырную сыворотку получают с использованием органического сельского хозяйства.
- по второму варианту композицию белка молока получают способом, включающим, по меньшей мере, стадии:
-- получения сырого молока,
-- отстаивания сливок, термической обработки и бактериальной очистки указанного сырого молока,
-- микрофильтрации на молочной мембране, полученной на предыдущей стадии, и
-- выделения пермеата при микрофильтрации с получением композиции белка молока.
- мембрана для микрофильтрации имеет пористость от 0,1 до 0,2 микрометра.
- сырое молоко получают с использованием органического сельского хозяйства.
Настоящее изобретение также относится к деминерализованной композиции белка молока, которую можно получать таким способом, как определено выше.
Композиция белка молока по изобретению также может иметь следующие необязательные характеристики, самостоятельно или в соответствии со всеми возможными техническими комбинациями:
- в композиции белка молока, которую можно получать таким способом, как определено выше, соотношение содержания кальция и фосфора составляет более 0,65.
- в этом случае деминерализованная композиция белка молока может содержать:
-- кальций с содержанием менее 11 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- натрий с содержанием менее 5 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- магний с содержанием менее 3 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- калий с содержанием менее 5,5 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- хлорид с содержанием менее 1,7 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ, и
-- фосфор с содержанием менее 8,5 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ.
- более конкретно, деминерализованная композиция белка молока может содержать:
-- кальций с содержанием менее 7,7 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- натрий с содержанием менее 3,65 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- магний с содержанием менее 2,15 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- калий с содержанием менее 3,70 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ,
-- хлорид с содержанием менее 1,5 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ, и
-- фосфор с содержанием менее 7,7 миллиграммов на грамм общего содержания азотистых веществ.
- деминерализованная композиция белка молока, которую можно получать таким способом, как определено выше, имеет процентную долю нативных белков в отношении общего содержания белков, составляющую более 85.
- деминерализованная композиция белка молока имеет процентную долю нативных белков в отношении общего содержания белков, составляющую более 90.
- степень кластеризации белка A-лактальбумина в указанной композиции составляет менее 5%.
- средний диаметр частиц типа D4.3 в деминерализованной композиции белка молока, которую можно получать определенным выше способом, составляет менее 0,3 микрометра.
- средний диаметр частиц типа D4.3 в деминерализованной композиция белка молока составляет менее 0,2 микрометра, и при этом по меньшей мере 40% частиц по объему имеют размер менее 0,15 микрометра.
В конечном итоге, настоящее изобретение относится к применению деминерализованной композиции белка так, как определено выше, где эту композицию применяют в качестве ингредиента для получения детского молока.
Предпочтительно, детское молоко получают с использованием органического сельского хозяйства.
Другие характеристики и преимущества изобретения будут очевидны из описания, представленного ниже в информационных целях, а не для ограничения, и со ссылкой на следующие фигуры:
- фигура 1 представляет собой обзорную диаграмму способа получения деминерализованной композиции белка молока по изобретению и в соответствии с двумя разными способами получения композиции белка молока, подвергаемой стадиям деминерализации,
- на фигуре 2 проиллюстрировано содержание минералов, соответственно, в деминерализованной композиции по изобретению и композиции по предшествующему уровню техники, а также максимальные нормативные уровни, одобренные для этих минералов в детском молоке,
- фигура 3 представляет собой спектр флуоресценции чистого раствора альфа-лактальбумина, подверженного колебаниям уровня pH при использовании способа по изобретению,
- фигура 4 представляет собой спектр флуоресценции чистого раствора альфа-лактальбумина, подверженного колебаниям уровня pH при использовании способа по предшествующему уровню техники, и
- на фигуре 5 представлено распределение размера частиц в композиции по изобретению и композиции по предшествующему уровню техники.
Способ по изобретению, по существу, осуществляют с последовательностью стадий ультрафильтрации, нанофильтрации и электродиализа композиции белка молока. Эта композиция белка молока, например, может являться сырной сывороткой или отстоянным сырым молоком, термически обработанным, бактофугированным и подвергнутым микрофильтрации.
В следующем описании использование выражения "предшествующий уровень техники" относится к способу и связано с деминерализованной композиции, полученной с использованием ионообменных смол.
Что касается фигуры 1, определяют приоритет получения композиции белка молока 1 из сырого молока 2. Сырое молоко 2, предпочтительно, получают из органического сектора.
Сырое молоко 2 сначала подвергают отстаиванию сливок 3 в стандартных условиях при температуре отстаивания сливок приблизительно 50°C, затем отстоянное молоко 4 подвергают термической обработке 5 при температуре приблизительно 65-68°C в течение менее чем одной минуты. Эту термическую обработку специально ограничивают этой стадией во избежание кластеризации белков сыворотки на мицеллах казеина и для достижения лучшего выхода белка на последней стадии микрофильтрации.
Затем отстоянное и термически обработанное молоко 6 подвергают механической бактофугации 7 для обеспечения его бактериальной очистки и улучшения отстаивания сливок. Альтернативно, можно осуществлять другую операцию бактериальной очистки, такую как, например, микрофильтрация.
Затем отстоянное, термически обработанное и бактофугированное молоко подвергают стадии удержания (не представлена) при температуре приблизительно 50-52°C в связи с подготовкой к стадии микрофильтрации 10.
Композиция отстоянного, термически обработанного и бактофугированного молока представлена в таблице 1 ниже. Общее содержание азотистых веществ, в основном, касается белков, пептидов и небелкового азота, например, мочевины. В результатах, представленных ниже, общее содержание азотистых веществ количественно определяют по количеству общего азота на дистилляцию способом Кьельдаля.
Уровень pH при 20°C
6,6-6,7
Сухой экстракт (г/л)
90-96
Общее содержание азотистых веществ (как % сухого экстракта)
36-39
Небелковая азотистая фракция (г/л)
1,8-2,2
Остаточное содержание жирных веществ (г/л)
0,4-1
Зольный остаток (г/л)
<9
Лактоза
46-50
Таблица 1: Композиция отстоянного, термически обработанного и бактофугированного молока
Микрофильтрация 10 представляет собой тангенциальную микрофильтрацию, при которой керамическая мембрана имеет пористость 0,1 микрометра. Ее рабочая температура составляет от 49°C до 53°C, предпочтительно - 52°C. Пермеат 11 подвергают охлаждению 12 и возвращают к температуре от 10°C до 15°C, предпочтительно - 12°C. Затем охлажденный пермеат 11 образует композицию белка молока 1a, полученную из молока и подвергаемую затем последовательным стадиям концентрирования и деминерализации, которые будут определены позже.
Полученная композиция белка молока 1a имеет содержание сухого экстракта приблизительно от 57 г/кг до 62 г/кг, общее содержание азотистых веществ приблизительно от 9% до 12% сухого экстракта и содержание жирных веществ 0,5% сухого экстракта.
Альтернативно, композицию белка молока 1 можно получать из сырной сыворотки органического происхождения 13, подвергаемой охлаждению 14 для возвращения к температуре от 10°C до 15°C, предпочтительно - 12°C, и получения композиции белка молока 1b.
Композиция белка молока 1, подлежащая деминерализации, таким образом, может являться композицией белка молока 1a органического происхождения, или композицией белка молока 1b, получаемой из сырной сыворотки органического происхождения. Конечно, композиция белка молока может не иметь органическое происхождение.
Затем композицию белка молока 1 подвергают последовательности мембранных операций. Представленный ниже пример относится к деминерализации композиции белка молока 1a, полученной из молока органического происхождения 2.
Сначала композицию белка молока 1a подвергают операции ультрафильтрации 15, при которой выделяют ретентат 16. Эта операция ультрафильтрации схожа с предварительным концентрированием и первой деминерализации композиции белка молока 1. Эта операция ультрафильтрации 15 приводит к тому, что ретентат 16 имеет содержание сухого экстракта более 60 г/кг, содержание жирных веществ менее 0,5% сухого экстракта, но, в частности, общее содержание азотистых веществ, по меньшей мере, равное 15% сухого экстракта. Содержание нитрата равно нулю или почти равно нулю. Кроме того, эта операция делает возможным повышение общего содержания азотистых веществ и частичное удаление растворимых катионов, результатом чего является снижение соотношения между бивалентными катионами и общего содержания азотистых веществ.
Затем ультрафильтрационный ретентат 16 подвергают операции нанофильтрации 17, позволяющей концентрировать ультрафильтрационный ретентат 16 до более чем 19% сухого экстракта, и предпочтительно - более чем 21% сухого экстракта. Эта операция позволяет оптимизировать осуществление более поздней стадии электродиализа посредством дальнейшего обеспечения предварительной деминерализации до 30-35% по массе минералов. Выделяют нанофильтрационный ретентат 18, и он имеет, помимо содержания сухого экстракта более 21%, общее содержание азотистых веществ более 13,6% сухого экстракта, а также содержание жирных веществ менее 0,5% сухого экстракта.
Затем нанофильтрационный ретентат 18 подвергают операции электродиализа 19, осуществляемой в условиях, подходящих для получения деминерализованной композиции белка молока 20. В течение электродиализа нанофильтрационный ретентат 18 циркулирует в дилюатной камере 21. Под действием электрического поля нанофильтрационный ретентат 18 деминерализуется, и ионы поступают в концентрационную камеру 22, избирательно пересекая анионные и катионные мембраны 23. Циркуляцию нанофильтрационного ретентата 18 осуществляют до достижения уровня деминерализации для проводимости от 0,3 мСм/см до 0,5 мСм/см, предпочтительно - от 0,3 мСм/см до 0,4 мСм/см для достижения лучшей деминерализации.
Деминерализованная молочная сыворотка 20 имеет содержание сухого экстракта приблизительно от 192 до 194 граммов на килограмм, в любом случае более 190 граммов на килограмм, содержание жирных веществ менее 0,5% сухого экстракта, содержание азотистых веществ приблизительно от 15% до 16% сухого экстракта, в любом случае, по меньшей мере, равное 14% сухого экстракта, содержание лактозы менее 83% сухого экстракта, и зольность менее 1% сухого экстракта, предпочтительно - менее 0,7% сухого экстракта. Содержание нитрата равно нулю или почти равно нулю.
В таблице 2 ниже подчеркнута синергия между операциями нанофильтрации и электродиализа. С использованием композиции белка молока 1 (колонка 1), полученной из сырого молока органического происхождения, подвергаемого определенной выше обработке, и процентных долей, соответствующих деминерализации в случае нанофильтрации (колонка 2) и электродиализа (колонка 4), вычисляют теоретическое содержание для деминерализованной молочной сыворотки (колонка 5). Это теоретическое содержание соответствует сумме процентных долей при деминерализации в случае нанофильтрации и электродиализа. В колонке 6 приведено содержание минералов, фактически полученное после нанофильтрации и электродиализа в рамках способа по изобретению.
Композиция белка молока (1a)
% деминерализации посредством нанофильтрации
% деминерализации посредством электродиализа
Теоретическая деминерализованная молочная сыворотка
Деминерализованная молочная сыворотка, полученная способом по изобретению
Кальций (мг/кг сухого экстракта)
5010
2,5
37,3
3066
651
Магний (мг/кг сухого экстракта)
1095
3,2
24,7
798
208
Калий (мг/кг сухого экстракта)
24585
35,6
71,0
4593
313
Натрий (мг/кг сухого экстракта)
5920
36,8
54,5
1703
339
Фосфор (мг/кг сухого экстракта)
5615
-7,5
45,0
3321
990
Таблица 2: Синергия между стадиями нанофильтрации и электродиализа
В таблице 3 ниже представлены минеральные композиции деминерализованной молочной сыворотки до 90% по предшествующему уровню техники и по изобретению, а также соответствующее соотношение содержания кальция и фосфора.
Композиция по предшествующему уровню техники 1 (мг/100 мг)
Композиция по предшествующему уровню техники 2 (мг/100 мг)
Композиция по изобретению 1 (мг/г MAT)
Композиция по изобретению 2 (мг/г MAT)
Композиция по изобретению 3 (мг/г MAT)
Композиция по изобретению 4 (мг/г MAT)
Натрий
7
80
3,63
2,48
2,35
5
Калий
3,5
185
3,30
2,59
1,80
5,5
Кальций
15
30
7,66
5,78
4,71
11
Магний
8
16,5
2,14
1,64
1,38
3
Фосфора
85
100
7,62
7,15
6,86
8,5
Хлориды
30,5
15
1,25
1,45
1,14
1,7
Зольный остаток
0,4% сухого экстракта
0,9% сухого экстракта
0,6% сухого экстракта
0,4% сухого экстракта
0,4% сухого экстракта
-
Соотношение Ca/P
0,49
0,3
1,01
0,81
0,69
1,29
Композиция по предшествующему уровню техники 1: Органическая деминерализованная порошковая молочная сыворотка, полученная первым способом, включающим пропускание через ионообменные смолыКомпозиция по предшествующему уровню техники 2: Деминерализованная порошковая молочная сыворотка, полученная вторым способом, включающим пропускание через ионообменные смолыКомпозиция по изобретению 1: Деминерализованная жидкая молочная сыворотка, полученная из композиции белка молока, полученной из молока органического происхождения - проводимость в конце электродиализа: 0,5 мСм/см - без корректировки уровня pH - результаты выражены в миллиграммах на грамм общего содержания азотистых веществКомпозиция по изобретению 2: Деминерализованная жидкая молочная сыворотка, полученная из композиции белка молока, полученной из молока органического происхождения - проводимость в конце электродиализа: 0,4 мСм/см - без корректировки уровня pH - результаты выражены в миллиграммах на грамм общего содержания азотистых веществКомпозиция по изобретению 3: Деминерализованная жидкая молочная сыворотка, полученная из композиции белка молока, полученной из молока органического происхождения - проводимость в конце электродиализа: 0,35 мСм/см - без корректировки уровня pH - результаты выражены в миллиграммах на грамм общего содержания азотистых веществКомпозиция по изобретению 4: Экстраполяция результатов для композиций по изобретению 1, 2 и 3 в отношении проводимости в конце электродиализа 0,7 мСм/см - результаты выражены в миллиграммах на грамм общего содержания азотистых веществ
Таблица 3: Минеральные композиции деминерализованных композиций белка молока по предшествующему уровню техники и по изобретению - сравнение соотношений содержания кальция и фосфора
Как можно видеть в таблицах 2 и 3, способ по изобретению позволяет получать деминерализованную композицию белка молока до 90% с помощью последовательности мембранных способов без использования катионообменных смол или анионообменных смол.
Кроме того, как можно видеть в таблице 2 выше, фактические степени деминерализация, достигнутые способом по изобретению, по меньшей мере в четыре раза превышают вычисленные теоретически.
Кроме того, можно видеть, что деминерализованная молочная сыворотка по изобретению преимущественно имеет низкое содержание фосфора и содержание кальция, по существу, контролируемое таким образом, что соотношение содержания кальция и фосфора составляет от 0,65 до 1,29. Это соотношение близко к таковому у молока, что составляет приблизительно 1,25, и это отличается от деминерализованной молочной сыворотки, полученной двумя способами по предшествующему уровню техники, имеющей соответствующие соотношения кальция и фосфора 0,49 и 0,3.
Достижение более высокого соотношения содержания кальция и фосфора, предпочтительно, позволяет ограничивать количество минералов, добавляемых при последующем получении детского молока.
На фигуре 2 представлено содержание конкретных минералов (натрия, калия, кальция, фосфора, магния и хлоридов), выраженное в массе на 100 ккал в смеси, полученной из деминерализованной композиции белка молока и молока, перед добавления минералов в отношении получения детского молока для младенцев. Представленные результаты 30 относятся к случаю, когда деминерализованная композиция белка молока является композицией по изобретению, и представленные результаты 31 относятся к случаю, когда деминерализованная композиция белка молока является композицией по предшествующему уровню техники. На этой фигуре также представлены максимальные нормативные уровни, одобренные для этих минералов (ссылка 32) в детском молоке для младенцев. Видно, что деминерализованная композиция белка молока по изобретению при смешивании с молоком в отношении получения детского молока, например, молока для младенцев, имеет профиль минералов ниже одобренных максимальных нормативных уровней. Эти результаты также свидетельствуют о значительном периоде ожидания, возможном для добавления конкретных материалов в соответствии с типом интересующего детского молока без превышения одобренных максимальных уровней.
Способ по изобретению, определенный в этом примере варианта осуществления, относится к деминерализации любой композиции белка молока.
Способ по изобретению позволяет получать новый вид продукции деминерализованной композиции белка молока до 90% с конкретным профилем минералов, совместимым с составом детского молока, только с помощью фильтрационной мембраны и способа деминерализации. Деминерализованная композиция белка молока, полученная таким образом, соответствует конкретным ионным свойствам, в частности, чтобы служить в качестве ингредиента для получения детского молока. Для способа по изобретению не требуется добавление какого-либо технологического вспомогательного средства, изменяющего характерную композицию продукта. Отсутствие ионообменных смол позволяет полученной деминерализованной композиции белка молока удовлетворять условиям, определенным в Европейских нормах CE 889/2008, регулирующих получение трансформированных продуктов органического происхождения, где одним условием является то, что сырое молоко или сырную сыворотку, используемую для получения композиции белка молока, получают с использованием органического сельского хозяйства.
Авторы настоящего изобретения неожиданно наблюдали, что способ по изобретению приводил к предпочтительным следствиям, касающимся полученной деминерализованной композиции белка молока, выходящим за пределы основной цели получения деминерализованной композиции молока без использования ионообменных смол.
Фактически, главным образом, наблюдали, что количество нативных белков в деминерализованной композиции белка молока по изобретению очевидно выше количества нативных белков, присутствующих в деминерализованной композиции по предшествующему уровню техники. Или, другими словами, степень денатурации белков в деминерализованной композиции белка молока по изобретению ниже степени денатурации белков в деминерализованной композиции по предшествующему уровню техники.
Эта низкая степень денатурации напрямую связана со способом по изобретению, не включающей ни значительных изменений уровня pH, ни значительной термической обработки, как показано выше.
На фигуре 3 и 4, соответственно, в случае деминерализованной композиции белка по изобретению и деминерализованной композиции по предшествующему уровню техники представлены спектры флуоресценции, характерные для чистого раствора альфа-лактальбумина, к которому относятся колебания уровня pH при использовании способа по изобретению и способа по предшествующему уровню техники. На этих фигурах отражена флуоресценция, испускаемая при возбуждении "триптофановых" аминокислот, присутствующих в альфа-лактальбумине.
В способе по изобретению, если не осуществляют корректировку уровня pH, уровень pH колеблется приблизительно от 6,7 до 5,3.
Что касается фигуры 3, приведенная кривая 33 представляет собой спектр флуоресценции раствора альфа-лактальбумина при уровне pH 6,7. Эта кривая имеет максимальную лямбда 329 нанометров, характерную для нативного состояния этого белка. Приведенная кривая 34 представляет собой спектр флуоресценции раствора альфа-лактальбумина при уровне pH 5,3. Как видно, вид спектра изменяется, расширяясь и имея максимальную сниженную интенсивность флуоресценции. Эта модификация спектра иллюстрирует изменение структуры белка, характерное для явления кластеризации белков.
Приведенная кривая 35 представляет собой спектр флуоресценции раствора альфа-лактальбумина, когда уровень pH 5,3 повышают до 6,7 для проверки того, что модификация структур белка может быть обратимой. Как видно, одновременно вид кривой возвращается к исходному состоянию и перекрывается с исходной кривой 33. В частности, максимальная интенсивность флуоресценции снова составляет 329 нанометров.
Эти результаты свидетельствуют о том, что закисление минимального уровня pH 5,3 приводит к явлению кластеризации белков, эта кластеризация является полностью обратимой. Таким образом, структура белков в деминерализованной композиции по изобретению, подвергаемой низкому закислению уровня pH 5,3, является полностью защищенной.
В способе по предшествующему уровню техники, где используют ионообменные смолы, уровень pH колеблется от приблизительно 6,5 до максимального уровня pH от 2 до 2,5 перед корректировкой до 6,5. Способ по предшествующему уровню техники также включает термическую обработку при температуре выше 90°C, как будет подробно описано ниже.
Что касается фигуры 4, кривая 36, подобно кривой 33 на фигуре 3, представляет собой спектр флуоресценции раствора альфа-лактальбумина при уровне pH 6,7 и имеет максимальную длину волны испускания 329 нанометров. Кривая 37 представляет собой спектр, полученный, когда раствор альфа-лактальбумина доводят до уровня pH 2,4, и кривая 38 представляет собой спектр, полученный, когда раствор альфа-лактальбумина при уровне pH 2,4 подвергают термической обработке при 95°C.
Как видно, если кривые 37 и 38 накладывают друг на друга, они отличаются от кривой 36, имеющей максимальную длину волны испускания 334 нанометров. Это различие в сторону более высоких максимальных длин волн испускания свидетельствует о частичном разворачивании структуры белковой единицы.
Кривая 39 представляет собой спектр флуоресценции раствора альфа-лактальбумина, когда уровень pH 2,4 при термической обработке (кривая 38) повышают до 6,5.
Как видно, кривую 39 нельзя совмещать с исходной кривой 36, интенсивность флуоресценции является более низкой, и максимальная длина волны снижается до приблизительно 324 нанометров.
Это приводит к модификациям структуры белка, вызываемым закислением при уровне pH 2,4, с термической обработкой или без нее, необратимым в случае деминерализованной композиции по предшествующему уровню техники, что свидетельствует о том, что белок утрачивает свое нативное состояние.
Помимо изменений уровня pH, менее значимого для способа по изобретению, чем для способа по предшествующему уровню техники, изменения температур, воздействию которых подвергают белки в случае способа по изобретению, также менее значимы, чем для способа по предшествующему уровню техники, что гарантирует сохранение нативной структуры белков.
В случае способа по изобретению при термической обработке отстоянного молока используют температуру приблизительно 65-68°C, затем температуру снижают до 10-12°C при деминерализации. Необязательно, можно осуществлять стадию пастеризации деминерализованной композиции при 72°C в течение нескольких секунд. В способе по предшествующему уровню техники при использовании сырной сыворотки в качестве сырого материала требуется первая операция пастеризации, осуществляемая при температуре выше 72°C, а затем, после деминерализации, осуществляют вторую стадию пастеризации при температуре выше 90°C.
Считают, что в случае температур термической денатурации, необратимой для трех основных типов белков, присутствующих в растворимой фазе молока, а именно бычьего сывороточного альбумина, альфа-лактальбумина и бета-лактоглобулина, соответственно, 63°C, 69°C и 72°C, наблюдали, что температуры для способа по изобретению меньше температур денатурации альфа-лактальбумина и бета-лактальбумина. Это приводит к тому, что состояние белков не изменяется при использовании способа по изобретению. И наоборот, температуры для способа по предшествующему уровню техники приводят к изменению структуры этих трех типов белков.
Таблица 4 ниже, в которой представлены результаты анализа дозы белков, позволяет охарактеризовать содержание белков в их нативном состоянии и их степень кластеризации.
Белковую композицию деминерализованных композиций белка молока определяют химическим способом (содержание азота, измеряемое способом Кьельдаля) и посредством обращенно-фазовой жидкостной хроматографии с использованием анализов в различных рабочих условиях.
Композицию растворимых белков определяют посредством хроматографии в жидкой фазе после удаления денатурированных белков и остаточных казеинов посредством осаждения при уровне pH 4,6. Этот анализ позволяет определять содержание белка, присутствующего в его нативном состоянии.
Также проводят анализ общего содержания белка после разделения кластеров. Этот способ позволяет, в частности, измерять общую денатурацию белков в образце (степень кластеризации), а также денатурацию отдельных белков.
Результаты, приведенные в таблице 4, также представлены для наиболее типичных белков, а именно бета-лактоглобулина и каппа-казеина, 2 термочувствительных белков, совместно кластеризующихся под действием термической обработки, а также для альфа-лактальбумина, являющегося интересующим алиментарным белком в детском питании.
Деминерализованная композиция по изобретению
Деминерализованная композиция по предшествующему уровню техники
Азотистая фракция, растворимая при уровне pH 4,6 (в отношении общей азотистой фракции)
96%
69%
% нативных белков (в отношении % общего содержания белков)
93%-97%
<85%
Степень кластеризации бета-лактоглобулина (в отношении общего бета-лактоглобулина)
<8%
15%
Степень кластеризации каппа-казеина (в отношении общего каппа-казеина)
≤20%
55%
Степень кластеризации альфа-лактальбумина (в отношении общего альфа-лактальбумина)
<5%
Не определено
Таблица 4: Результаты анализа количества белка в композиции по изобретению и композиции по предшествующему уровню техники.
Результаты, представленные в таблице 4, также подтверждают, что процентная доля нативных белков в деминерализованной композиции по изобретению очевидно выше процентной доли в композиции по предшествующему уровню техники. Кроме того, наблюдали, что степени кластеризации бета-лактоглобулина и каппа-казеина ниже в композиции по изобретению. И наконец, степень кластеризации альфа-лактальбумина также является низкой.
На фигуре 5 показан размер частиц, присутствующих в композиции по изобретению (кривая 41) и композиции по предшествующему уровню техники (кривая 42). Размер частиц измеряют гранулометрическим способом. В композиции по изобретению наблюдали распределение размера вполне соответствующих частиц с преобладающей популяцией частиц малого размера и очень низким пиком, соответствующим частицам (или кластерам частиц) немного большего размера. Средний диаметр типа D4.3 составляет 0,19 микрометра, и 50% частиц (по объему) имеют меньший размер 0,14 микрометра.
И наоборот, распределение размеров является бимодальным в случае композиции по предшествующему уровню техники с популяцией малого размера и популяцией, соответствующей крупным кластерам. Эти данные получены для характерных размеров, при этом средний диаметр типа D4.3 составляет 5,17 микрометров, и, соответственно, 50% и 90% частиц (по объему) имеют больший размер 0,75 микрометра и 11,8 микрометров.
Эти результаты соответствуют постоянному сохранению структуры белка, являющемуся результатом использования способа по изобретению, т.к., согласно наблюдениям, основная часть частиц в композиции по изобретению не является кластеризованной, и наоборот, в композиции по предшествующему уровню техники, дополнительно подвергаемой денатурации, основная часть белков находится в форме кластеров.
Таким образом, ранее показано, что белки сыворотки в деминерализованной композиции по изобретению преимущественно сохранялись в своем некластеризованном, нативном состоянии. И наоборот, белки сыворотки в композиции по предшествующему уровню техники находятся в частично денатурированном и кластеризованном состоянии со смесью отдельных белков и кластеров большего размера.
Это приводит к различиям в свойствах белков сыворотки в композиции по изобретению и композиции по предшествующему уровню техники и, более конкретно, различиям во взаимодействии с мицеллами казеина, образующимися в молочном ингредиенте детского состава.
Эти различия в структурном состоянии белков сыворотки будут оказывать влияние на их способность взаимодействовать со структурой мицеллы на стадии термической обработки перед дегидратацией детского молока.
de facto
Фактически, нативные белки сыворотки имеют более высокую способность связываться с поверхностью структуры мицеллы, чем денатурированные, кластеризованные белки сыворотки. Таким образом, стабильность и толщина сывороточного внешнего слоя поверхности мицеллы будут более значимыми в случае композиции по изобретению, что может оказывать влияние на доступность мицелл казеина, замедлять их деградацию пищеварительными ферментами в желудочно-кишечном тракте и оказывать влияние на уровень аллергенности казеинов, снижая  аллергенность композиции по изобретению.
В таблице 5 ниже представлено содержание незаменимых аминокислот, представляющих основной интерес в отношении питания (гистидина, триптофана, тирозина и лейцина), в незаменимых и полунезаменимых аминокислотах и аминокислотах, связанных с деминерализованной композицией по изобретению и деминерализованной композицией по предшествующему уровню техники. Содержание незаменимых аминокислот является особенно важным параметром в детском молоке, т.к. новорожденный не может синтезировать их; таким образом, они должны поступать с пищей, более конкретно - до фазы отлучения от груди.
Композиция по изобретению
Композиция по предшествующему уровню техники
Различия
Гистидин
2,30±0,05
1,89±0,05
+22%
Триптофан
2,20±0,14
1,85±0,25
+19%
Тирозин
3,23±0,15
2,68±0,14
+21%
Лейцин
12,10±0,23
10,84±0,12
+12%
Незаменимые и полунезаменимые аминокислоты
56,5±0,5
54,4±0,4
+4%
Связанные аминокислоты
22,4
21,8
+3%
Таблица 5: Содержание незаменимых аминокислот, представляющих основной интерес в отношении питания, в незаменимых и полунезаменимых аминокислотах и в связанных аминокислотах в композиции по изобретению и композиции по предшествующему уровню техники.
Как видно, композиция по изобретению имеет высокое содержание незаменимых аминокислот, в частности, представляющих основной интерес в отношении питания.
Эти результаты являются особенно значимыми в случае триптофана. Фактически, нормативы запрещают добавление триптофана во всех его формах в органическое детское молоко. Несмотря на это, триптофан присутствует в большом количестве в грудном молоке и является активным компонентом для правильного развития новорожденного. Таким образом, композиция по изобретению естественным образом приближена к композиции грудного молока также с точки зрения содержания триптофана.
Кроме того, триптофан определен в качестве предшественника серотонина и мелатонина. Таким образом, триптофан будет положительно влиять на регуляцию сна и стресса, как и на концентрацию.
И наконец, осуществляют гранулометрические анализы жирных веществ, образующих супернатант, после центрифугирования восстановленного детского молока, полученного из композиции по изобретению или композиции по предшествующему уровню техники.
Размер частиц измеряют с помощью гранулометрического анализа, позволяющего измерять размер отдельных жировых капель, когда измерение осуществляют в присутствие SDS, и размер кластеров жировых капель в случае флокуляции (измерения только в воде). В этом случае результаты выражают в D4.3 (в микрометрах), повышающихся с повышением степени кластеризации капель.
Определяли, что средний диаметр типа D4.3 в случае композиции по изобретению составляет 0,75±0,03 микрометра, в то время как средний диаметр типа D4.3 в случае композиции по предшествующему уровню техники составляет 4,59±0,05 микрометра. Таким образом, наблюдали, что явление флокуляции является менее важным в восстановленном детском молоке, полученном из композиции по изобретению, при этом большинство жировых глобул находится в индивидуальном состоянии. И наоборот, в восстановленном молоке, полученном из композиции по предшествующему уровню техники, определяют значительную долю кластеров жировых глобул.
Также определяли, что средний размер отдельных жировых глобул в случае композиции по изобретению составляет 0,51±0,02 микрометра, в то время как средний размер отдельных жировых глобул в случае композиции по предшествующему уровню техники составляет 0,59±0,02 микрометра.
Это приводит к более значимой стабильности в восстановленном детском молоке из композиции по изобретению. Эта более предпочтительная организация жирного вещества, несомненно, связана со сниженной денатурацией белка при использовании способа по изобретению и предпочтительным взаимодействием белков композиции со структурами мицелл, как указано выше.
Таким образом, выше показано, что помимо положительного воздействия на качество белков, способ по изобретению и получаемая деминерализованная композиция также связаны с лучшей функциональностью конечного продукта.
Указанные выше качества композиции по изобретению, в основном, связаны с тем фактом, что способ по изобретению не приводит к избыточному закислению или термической обработке, изменяющим белки и другие компоненты сырого материала.
Оставаясь в рамках изобретения, определенную выше деминерализованную композицию можно получать иным способом, чем описано выше, с условием, что этот способ соответствует низким колебаниям уровня pH и температуры.