Инновационный потенциал мембранного фракционирования обезжиренного молока • DMP

Уведомление об использовании COOKIES

Наш сайт использует файлы сookie. Продолжная пользоваться сайтом, вы соглашаетесь на использование нами ваших файлов сookie. Подробнее

Хорошо известно, что молоко, которое, по выражению академика И.П. Павлова, является «изумительной и наиболее совершенной пищей, приготовленной самой природой», всегда составляло значимую долю рынка пищевых продуктов. Однако отношение потребителя к молоку как к пищевому продукту постепенно меняются от восприятия его на уровне «еды», до современных представлений о пищевой ценности входящих в его состав компонентов. Привычные критерии (вкусовые характеристики, доступность, цена) понемногу вытесняются критериями влияния продуктов на здоровье и безопасность, что, в свою очередь, требует от производителей выпуска продукции со свойствами, выходящими за рамки стандартных характеристик. Уникальный компонентный состав молока позволяет превращать основной продукт питания в сырье для производства функциональных ингредиентов с заданными свойствами. Основой большинства технологий ингредиентов из молока является его мембранная обработка с использованием процессов микро-, ультрафильтрации (рис. 1) либо их комбинаций, которые позволяют фракционировать молоко без изменения фазового состояния отдельных компонентов, минимизируя денатурирующее воздействие на белки, витамины и другие биологически важные составляющие перерабатываемого сырья [1].

Рисунок 1. Направления фракционирования казеиновой фракции обезжиренного молока

В традиционной переработке молока мембранные технологии используются, например, для концентрирования белка при производстве сыра. В зависимости от вида сыра сырье может быть сконцентрировано в 1,2–6,0 раза [2], за счет чего увеличивается выход в готовом продукте, сокращаются потери белка в виде казеиновой пыли, уменьшается расход энергоносителей, сервисных сред и т.д. Это в конечном счете повышает экономическую эффективность производства. При мембранном фракционировании компонентов молочного сырья процесс ультрафильтрации является основой получения концентратов и изолятов молочного белка (КМБ / ИМБ) (рис. 2), в которых соотношение казеин/сывороточные белки остается аналогичным этому соотношению в обрабатываемом сырье. КМБ широко применяется в пищевой промышленности для производства сыров, кондитерских изделий, йогуртов, мороженого, мясных продуктов, хлебобулочных, кондитерских изделий, шоколада, кофе. ИМБ входят в рецептуры продуктов спортивного питания, продуктов для снижения веса, энтерального и лечебного питания и т.д. [4]. Микрофильтрация используется для получения концентратов мицеллярного казеина (КМК). КМК – это неденатурированный казеин в естественной глобулярной структуре. В зависимости от количества удаляемого сывороточного белка, фракционирование обезжиренного молока дает ряд концентратов, отличающихся по соотношению казеин/сывороточные белки (рис. 2).

Рисунок 2. Фракционный состав белковых концентратов на основе молока

Это соотношение может варьироваться от 80:20, типичного для молока, до 95:5 в высокоочищенном КМК. Как правило, КМК должен иметь соотношение казеин/сывороточные белки не менее 92:8. Также как и при получении КМБ, для увеличения содержания общего белка в сухом веществе, снижения содержания лактозы и минеральных веществ может использоваться дополнительный шаг диафильтрационной обработки [3]. Основной областью применения КМК, особенно с высоким содержанием белка в сухом веществе, является спортивное питание. С другой стороны, амфипатическая структура, отсутствие стабильных вторичных и третичных структур казеинов способствуют их высокой поверхностной активности, что придает КМК хорошие пенообразующие и эмульгирующие свойства. Поэтому КМК включают в рецептуры самых разнообразных пищевых продуктов, таких как аналоги сыра, кремы для взбивания, сливочные ликеры, мясные изделия, различные диетические продукты [4]. Можно отметить, что в последние годы наблюдается определенный рост интереса к фракциям чистого казеина, особенно к β-казеину, благодаря его физико-химическим свойствам, биологическим и технологическим свойствам [5]. β-казеин имеет очень высокую поверхностную активность и может найти применение в качестве высокоактивного эмульгатора или пенообразователя. Обогащение молока β-казеином улучшает его сыродельные свойства. Этот белок также может включаться в смеси для грудного вскармливания для их адаптации. Фракция αS -казеина имеет структуру, позволяющую использовать ее в качестве структурообразователей и стабилизаторов. В процессах разделения фракций казеина, помимо мембранных процессов, используется их селективное осаждение, ионообменная хроматография, электрофорез и т.д. Если говорить о еще более глубоком фракционировании с использованием ферментативной обработки, то чистые фракции казеина являются источниками пептидов с биологической/физиологической активностью, например пептидов, которые обладают антигипертензивной активностью или способствуют всасыванию минералов [6]. С точки зрения перспектив промышленной реализации следует принимать во внимание, что технологии производства функциональных белковых ингредиентов требуют определенных капитальных затрат, которые связаны с организацией участка мембранной обработки сырья, подготовкой сырья к фракционированию, модернизацией или приобретением современного сушильного оборудования. Поэтому, начиная внедрение подобных технологий, следует ориентироваться в первую очередь на продукты, для которых прогнозируется устойчивый рост рынка. Так, например, по оценке GlobeNewswire, к концу 2027 г. мировой рынок КМК достигнет около 1050 млн долл. США, а КМБ – 3,44 млн долл. США, при этом в течение прогнозируемого периода (2019–2027 гг.) среднегодовой темп роста составит 6,1 и 4,0 %, соответственно. Тем не менее при должной организации такие технологии могут быть инвестиционно привлекательными, поскольку предприятие получает возможность вырабатывать ингредиенты с высокой добавленной стоимостью, не имеющие отечественных аналогов и способные конкурировать с импортными ингредиентами.

Список литературы

1. Мягкие сыры с УФ-концентратами / О.А. Суюнчев, И.Е. Евдокимов, А.С. Рудаков, Н.Я. Дыкало // Сыроделие и маслоделие. – 2007. – № 1. – С. 21–22.

2. Володин Д.Н. Процессы ультрафильтрации в рентабельной технологии сыров / Д.Н. Володин, И.А. Евдокимов, И.К. Куликова // Молочная промышленность. – 2019. – № 9. – С. 18–20. – ISSN 1019-8946

3. Carter B.G. Invited review: Microfiltration-derived casein and whey proteins from milk / B G Carter, N Cheng, R Kapoor, G H Meletharayil, M A Drake // Journal of Dairy Science. – 2021. – Vol. 104, No. 3.

4. Rebouillat S. Potential Applications of Milk Fractions and Valorization of Dairy By-Products: A Review of the State-ofthe-Art Available Data, Outlining the Innovation Potential from a Bigger Data Standpoint / S Rebouillat, S. OrtegaRequena // Journal of Biomaterials and Nanobiotechnology. – 2015. – Vol. 06. – No. 03. – P. 27.

5. Atamer Z. Isolation of casein protein fractions / Z. Atamer, K. Thienel, A. Holder, T. Schubert, R. Boom, J. Hinrichs // Advances in Food Science and Human Nutrition. – 2017 – Vol. 1, No. 1.

6. Mohantya D.P. Milk derived bioactive peptides and their impact on human health – A review / D.P. Mohantya, S. Mohapatra, S. Misrac. P.S. Sahub // Saudi Journal of Biological Sciences. – 2016. – Vol. 23. – Issue 5. – P. 577–583.

Другие публикации по теме

Особенности использования полимерных мембран в процессе мембранного фракционирования молочного сырья

Публикация ДМП в журнале "Переработка молока" об особенностях полимерных мембран

05.02.2024

Итоги участия в выставке «DairyTech 2024»

С 24 по 26 января проходила 22-я Международная выставка оборудования для производства молока и молочной продукции DairyTech 2024.

29.01.2024

Наш стенд на выставке «DairyTech 2024»

Будем рады увидеть вас в числе наших гостей и надеемся, что посещение этого мероприятия окажется для вас всесторонне полезным!

15.01.2024

Вебинар «Эффективные технологии переработки молока и молочной сыворотки на основе мембранного фракционирования»

Будем рады увидеть вас в числе наших гостей и надеемся, что посещение этого мероприятия окажется для вас всесторонне полезным!

11.12.2023

Приглашаем на выставку «DairyTech 2024»

Будем рады увидеть вас в числе наших гостей и надеемся, что посещение этого мероприятия окажется для вас всесторонне полезным!

17.11.2023

Об итогах выставки «Агропродмаш-2023»

20.10.2023
Смотреть все новости