Международные конференции по переработке и использованию молочной сыворотки

13-05-2014, 20:17

Особое (отдельное и самостоятельное) место в информационном файле теории и практики переработки и использования молочной сыворотки, безусловно, занимают тематические международные конференции. Уровень значимости объекта монографии заставляет мировое профессиональное сообщество специалистов и заинтересованных в тематике молочного дела собираться периодически (определенно можно говорить о системе и даже традиции) для обсуждения актуальных проблем. К настоящему времени проведено пять международных конференций по молочной сыворотке. Кратко остановимся на общей характеристике каждой во временной последовательности. Детальное изложение содержится в опубликованных материалах (англоязычная версия), которые по моей инициативе все переведены на русский язык коллегами (рабочие версии) и были использованы для освещения каждого положения плана-проспекта монографии.
Первая Международная конференция по молочной сыворотке была проведена ММФ на уровне экспертов в 1986 г. (США). Затем собранные материалы были систематизированы специальной комиссией и опубликованы на английском языке в Бюллетене ММФ № 233, 1988 г. в виде монографии. Именно эта публикация — «Тенденции использования молочной сыворотки и ее производных» является предметом анализа.
В монографии в достаточно полном виде освещены все основные направления промышленной переработки и использования молочной сыворотки и продуктов, получаемых из нее. Темы, затронутые многими выдающимися в этой специфической области авторами, сделали данную публикацию наиболее ценной и информативно всеобъемлющей по методам переработки сыворотки, используемым в то время. Материалы монографии представляют интерес для специалистов молочного дела и других отраслей, где используются продукты из молочной сыворотки, а также ведется поиск оригинальных, доступных наполнителей и обогатителей из уникального сырья животного происхождения. Структурно тематика монографии представлена шестью разделами (главами).
В первом разделе Г. Кьяргард Йенсен и Ян Каре Окслунд (Дания) описали получение сгущенных и сухих продуктов из молочной сыворотки и пермеата. Рассмотрены процессы центрифугирования, пастеризации-охлаждения, концентрирования в т. ч. обратным осмосом (ОО), деминерализации, сушки. Особо подчеркивается, что наибольшим спросом на рынке пользуется сухая молочная сыворотка, особенно деминерализованная.
Во втором разделе К.Р. Маршал (Веллингтон, Новая Зеландия) и В. Харпер (Северный Пальмерстон, Новая Зеландия) представили технологию концентратов сывороточных белков. В разделе дана характеристика основных сывороточных белков и полипептидов и их функциональные свойства, рассмотрено используемое оборудование и технологические процессы, применяемые при производстве сывороточно-белковых продуктов. Подробно представлены три процесса концентрирования сывороточных белков: ультрафильтрация, адсорбция (растворимые сывороточно-белковые концентраты) и тепловое осаждение (нерастворимые сывороточно-белковые концентраты). Рассмотрены также функционально-технологические свойства СБК: растворимость, адсорбция, гелеобразование, взбивание/пенообразование, эмульгирование, вкус, цвет, питательность, даны направления использования СБК.
В третьем разделе Р.А. Виссер, М. Ванн дер Бос и В.П. Фергюсон (Фризланд, Нидерланды) представили материал по лактозе и ее производным. Описана молекулярная структура и оптические свойства лактозы. Рассмотрен газохроматографический метод определения отношения P/а аномеров в кристаллах, а также плотность некоторых форм лактозы и др. свойства. Представлены современные способы (периодический и полунепрерывный) производства молочного сахара и направления его использования (детское питание, продукты для диабетиков и спортсменов, фармацевтика и т.д.). Дана характеристика химическим производным лактозы.
В четвертом разделе Д.Н. Ридер (Телфорд, Великобритания) описал известные в то время способы гидролиза лактозы в молочной сыворотке. Дана информация об использовании продуктов с гидролизованной лактозой. Сформулирована перспектива, которая в настоящее время реализована на практике.
Пятый раздел представил Д. Жадов (Виктория, Австралия) — сбраживание сыворотки и пермеата биокоиверсией лактозы. Приведены экономические факторы и альтернативные варианты процесса, а также сравнительная характеристика затрат. Представлены процессы сбраживания, с получением спирта, для получения пищевых и хлебопекарных дрожжей, метана (биогаза), лактата аммония/молочной кислоты, лактазы и других продуктов. Подчеркнута перспектива примерно на 20 лет.
Шестой раздел подготовлен нашим соотечественником Э.Ф. Кравченко (НПО «Углич») по тематике сывороточных напитков. Рассмотрены напитки на основе натуральной и концентрированной сыворотки, новые процессы — ультрафильтрация, гидролиз. Обобщен отечественный и зарубежный опыт, определены перспективные направления.
В заключение подчеркнуто, что постоянное увеличение ресурсов молочной сыворотки в странах с развитым молочным делом требует создания благоприятных предпосылок для будущего развития этого направления науки и практики.
Вторая Международная конференция с коротким и емким брендом WHEY — «Сыворотка», организована Международной молочной федерацией и Американским национальным комитетом ММФ при спонсорской поддержке Американского Института молочной продукции. Она прошла в октябре 1997 г. (штат Иллинойс, г. Розмонт (Rosemond), США). Интересно, что организатор конференции Варрена С. Кларк (США) в своем приветствии принес извинение участникам за бытовые неудобства, связанные с резким увеличением фактического количества желающих по сравнению с заявленным!
На рассмотрение конференции было представлено 40 работ около 100 авторов, среди которых представители США (34), Австралии (15), Канады (10), Нидерландов (8), Новой Зеландии (7), Франции (6), Японии (6), Германии (5), Бельгии (1). Авторы работ — сотрудники 47 научно-исследовательских и учебных организаций, коммерческих фирм, компаний и других предприятий и объединений. Основные участники были представлены учебными и научно-исследовательскими государственными организациями и специализированными фирмами.
В работах, рассмотренных на Конференции, основное внимание уделено следующим проблемам.
1. Состояние индустрии переработки сыворотки на пути в XXI век. Маркетинг сывороточной продукции в Европе, Северной Америке, Тихоокеанском регионе.
2. Технологические вопросы переработки сыворотки: сепарирование и осветление, выделение сывороточных белков методами ионного обмена и ультрафильтрации, деминерализация методами нанофильтрации и ионного обмена, денатурирование протеинов.
3. Изучение физических и функциональных свойств сывороточных белков (протеинов) с целью их рационального использования.
4. Получение лактозы и ее производных.
5. Исследование действия продуктов из молочной сыворотки и ее компонентов в лечении некоторых болезней.
6. Косметические свойства компонентов молочной сыворотки.
7. Систематизация и анализ представленных на Конференцию работ позволяет составить реальную картину состояния и тенденций переработки и использования молочной сыворотки в большинстве развитых стран мира.
Во всех докладах было подчеркнуто, что необходимость решения проблемы полной переработки молочной сыворотки обусловлена ужесточением требований к охране окружающей среды.
В последние два десятилетия большие объемы молочной сыворотки подвергаются переработке с целью выделения и использования сывороточных белков. Сывороточные белки высушиваются и используются в качестве заменителей сухого обезжиренного молока при производстве пищевых продуктов и заменителей цельного молока (ЗЦМ) для сельскохозяйственных животных. При этом прогноз на XXI век показывает, что, несмотря на достигнутый значительный прогресс, проблема использования пермеата окончательно не решена, ибо «проблема сыворотки» сменилась «проблемой пермеата».
В Центральной и Восточной Европе, Японии, Южной Америке и ряде других стран производство сыра организовано на промышленной основе, и они заинтересованы в выделении из сыворотки отдельных ее компонентов с дальнейшим их использованием в пищевой промышленности, фармацевтике и косметологии. В других странах, например, в Исландии, сыворотку потребляют «как таковую» или в составе ароматизированных напитков.
Одним из несомненных достижений последних 30 лет является расширение с 6 до 20 и более наименований перечня компонентов сыворотки, которые отвечают критерию «извлекаемости» и питательной ценности. Основная причина этого — признание того, что отдельные компоненты, особенно содержащиеся в сыворотке в незначительных количествах, представляют интерес при получении медицинских и косметических средств, имеют уникальную питательную ценность и, в определенных случаях, высокие функциональные свойства.
Предполагается, что в XXI веке увеличится степень «дробления» сыворотки с целью использования всех составных компонентов. Для полного использования молочной сыворотки и исключения попадания ее в окружающую среду расширяется выработка пищевых высокобелковых продуктов для питания детей, пожилых людей, атлетов и других. Продукты, содержащие лактозу, широко используются как источник энергии, а также применяются в промышленности при выработке пищевых ингредиентов. Практикуется сушка сыворотки на распылительных и вальцовых сушильных установках. Во многих странах сухая сыворотка используется в рецептурах мороженого, хлебобулочных и кондитерских изделиях, в продуктах детского питания и лекарственных препаратах. Пермеат широко применяют для производства молочного сахара и некоторых напитков.
Пристальное внимание уделено исследованиям рынка сбыта, при этом можно выделить различные направления использования лактозы в зависимости от степени ее чистоты: фармацевтика, химия, пищевые продукты, корма, ферментация и удобрения. Хотя, в связи с ограничениями из-за загрязнения окружающей среды, промышленность уходит от использования сыворотки в качестве удобрений. Большой интерес по-прежнему вызывает производство спирта и дрожжей путем ферментации лактозы молочной сыворотки, которые пользуются широким спросом на рынке. Хотя производство спирта (этанола) из молочной сыворотки пока не налажено в больших объемах. Использование сыворотки в химической промышленности в ближайшем будущем также займет большой сегмент рынка сбыта. Так как молочная промышленность, в целом, не участвует в химической переработке сырья, она будет поставщиком высокоочищенной лактозы.
Для сгущения сыворотки и производства всевозможных концентратов сывороточного белка в настоящее время широко используются такие мембранные методы обработки, как обратный осмос и ультрафильтрация. Применяют спиральные модули с комбинированными и полиэфирсульфоновыми мембранами, а процесс ведут при низких температурах. Относительно новый процесс — нанофильтрация, который используют для частичной деминерализации и удаления некоторых низкомолекулярных органических компонентов сыворотки. Промышленное использование микрофильтрации все еще ограничено, хотя возможности применения многочисленны. Уже более 20 лет для деминерализации сыворотки (до 90% и выше) применяется метод ионообмена, а также электродиализ, помогающий превращать отходы в ценный продукт.
Большое значение придается маркетинговым исследованиям рынка сбыта, улучшению рекламы сыворотки и ее компонентов. Реклама осуществляется путем издания брошюр, видеофильмов, академических докладов, заметок в журналах для потребителей под названием типа «знаете ли Вы, что сыворотка..,», семинаров работников молочной и пищевой промышленности сектора мониторинга и др. Все это является движущей силой для интенсификации переработки сыворотки.
И все же полностью объемы сыворотки перерабатывать и использовать в производстве пищевых продуктов не удается. В этих условиях значительные объемы молочной сыворотки направляются на производство кормов для животных: свиней, телят, собак, кошек и др. Например, американская молокоперерабатывающая промышленность в 1995 году 47% производимой в США молочной сыворотки направила на корм животным. В настоящее время, благодаря увеличению потребления сыворотки при производстве пищевых продуктов этот показатель несколько снизился, однако использование сыворотки для животноводства остается устойчивым показателем.
Повышенный интерес проявляется к производству молочного сахара и производных лактозы: лактулозы, гидролизованной лактозы, галактоолигосахаридов, лактитола, лактобионовой кислоты с последующим их использованием в пищевой промышленности, лечебных и фармацевтических продуктах.
Большое внимание уделяется галактосахарам как важному компоненту функциональных пищевых продуктов, которые способствуют хорошей работе пищеварительного тракта. Галактосахара не перевариваются и не всасываются в тонком кишечнике, а, попадая в толстый отдел кишечника, используются пробиотической микрофлорой кишечника как источник энергии, что приводит к нормализации микробного биоценоза кишечника и улучшению состояния организма в целом. Галактоолигосахариды — превосходный компонент при составлении рецептур продуктов функционального питания.
С технической точки зрения, можно получить значительное количество производных лактозы. Успех технического решения в каждом конкретном случае зависит от функциональных свойств продукта и потребностей целевого рынка. Лактобионовая кислота, продукт окисления лактозы, хорошо известное вещество и используется, главным образом, в области фармацевтики в качестве добавки кальция, ингредиента для сохранения растворов при трансплантировании органов, а также в противовес эритромицину. В последнее время растет интерес к производству бактериоцина из пермеата молочной сыворотки, так как определенные штаммы молочнокислых бактерий могут расти и производить значительное количество бактериоцина в этой недорогой среде. Бактериоцины — белковые антимикробные соединения с бактериостатической активностью.
Исследования, проведенные в лаборатории Массачусетского университета (США), показали, что водорастворимые компоненты антиоксидантов присутствуют в пермеате молока или сыворотки. Потребление пищевых антиоксидантов положительно коррелируется с профилактикой таких болезней, как рак и атеросклероз.
Особое внимание уделяется исследованиям по использованию компонентов молочной сыворотки в медицине, при лечении различных заболеваний (ВИЧ, атеросклероз, онкологические и желудочно-кишечные заболевания, при лечении ран, уходе за кожей грудных детей и др.), при производстве некоторых косметических средств. Эти направления представляются наиболее актуальными.
Доказано, что сывороточный белок стимулирует клеточно-опосредованный и гуморальный иммунитет, улучшает состояние организма при стрессах, является антиоксидантом, увеличивая количество глутатиона в тканях, и возможно, вследствие этого оказывает ингибирующее действие на рост некоторых видов опухолей. Краткое изложение некоторых работ по использованию сывороточных белков приводится ниже.
В Австралии (Р. Парсел и др.) запатентована технология твердого заменителя жира для производства мясопродуктов, в основе которого сывороточные белки, богатые бета-лактоглобулином. Этот заменитель жира уже используется для промышленного производства мясопродуктов с пониженным содержанием жира. В начале 90-х годов аналогичный новый заменитель жира появился и в США. При получении заменителя, сывороточный белок подвергается тепловой обработке и вырабатывается в виде мельчайших круглых шариков, подобно жировым шарикам. По консистенции он напоминает кулинарный жир. Его можно включать в различные замороженные десерты, мороженое, йогурты, пастообразные сыры. Заменитель получил распространение в пищевой промышленности Великобритании, Ирландии, Финляндии, Германии.
Во Франции (Л. Хашим и X. Чаверон) успешно проведены исследования по использованию сывороточных белков в различных концентрациях (35, 75 и 90% белка) в белом шоколаде. Их введение в состав продукта улучшает питательные качества без ухудшения органолептических, реологических и технологических свойств шоколада.
В Германии (К. Герлинг и др.) изучен, разработан и практически осуществлен процесс производства лактобионовой кислоты и ее солей в промышленном масштабе. Кроме уже известного применения лактобионовой кислоты, главным образом в области фармацевтики в качестве ингредиента для сохранения растворов, применяемых для трансплантированных органов, разработано еще несколько новых областей ее использования: при производстве моющих средств, косметики, продукции личной гигиены, средств для защиты от коррозии и др.
В Германии (Стромалер) изучают лактулозу, получаемую из лактозы молочной сыворотки, которая является стимулятором роста бифидобактерий (положительно влияет на микрофлору кишечника). Ее также используют при консервативном лечении некоторых форм болезни печени и при восстановительном лечении после сальмонеллеза. Надо сказать, что к производству лактулозы как бифидогенному фактору проявляют в настоящее время интерес многие страны мира: Япония, Италия, Индия, Нидерланды, США, Египет, Россия и др.
В Канаде (С. Лакруа) в последнее время растет интерес к производству бактериоцина пищевого качества из сывороточного пермеата. Процесс осуществляется в реакторе с использованием иммобилизованных клеток молочнокислых бактерий, выделенных из сыра. Бактериоцины можно использовать как пищевой концентрат в плавленых сырах и консервах.
Биоконсерванты из сыворотки (лактоферрин, лактопероксидаза) изучались также в Нидерландах (К. Д. Куссендрагер) с целью их использования в пищевых продуктах, специальных кормах, косметике и др.
В США (И. Декер и др.) исследовали антиоксидантную активность низкомолекулярных водорастворимых компонентов ультрафильтрата молочной сыворотки с целью профилактики таких болезней как рак и атеросклероз, а также с целью увеличения сохранности некоторых продуктов.
В Канаде (Г. Бунуа) проведены исследования по использованию изолятов сывороточного белка для усиления иммунитета ВИЧ-инфицированных больных. Клинические эксперименты на детях, больных СПИДом, дали положительные результаты.
Противораковое действие диетических сывороточных белков было подтверждено рядом работ специалистов Австралии (Г. В. Смитерс и др.) при опытах на лабораторных животных. Проводятся разработки пищевых продуктов для клинических испытаний на людях.
В США (Дж. Чимел) проведены исследования, показавшие противоопухолевое действие сывороточного белка для пациентов с онкологическими заболеваниями головы и шеи. Б. Горевит и В. Спитсберг (США) определили, что такими же свойствами обладают белки, содержащихся в оболочках шариков молочного жира сыворотки.
Г. Ригестер и др. (Австралия) на основе белков подсырной сыворотки разработали сывороточный экстракт, который используют для заживления ран и при кишечных заболеваниях.
В Японии (X. Негиши, X. Отомо и др.) компания разработала серию косметической продукции для детей, включая мыло и лосьон, содержащие фракции сыворотки с низкой молекулярной массой (минеральные вещества сыворотки), полученные из изолята сывороточного белка сладкой сыворотки. Эта косметическая продукция применялась для лечения детей с атрофическими дерматитами.
В целом конференция показала интерес к молочной сыворотке, ее компонентам и особенно их производным, в т.ч., в плане функциональности и лечебной ценности. Эти тенденции хорошо прослеживаются на следующих международных конференциях по молочной сыворотке.
Третья Международная конференция, как и все последующие, была проведена EWPA (Международный торговый союз) совместно с Американским институтом молочных продуктов, без формального участия ММФ, что, по нашему мнению, не является оптимальным. Эта конференция проведена в Германии (Мюнхен) и позиционировалась как «Значение сыворотки и ее компонентов в пищевых продуктах и питании».
Программный комитет из самых известных профессионалов в области тематики конференции в составе Бернард С. Хортон (США), Эрнст Реймердес (Швейцария), Гертжан Шафсм (Нидерланды), Уоррен С. Кларк Мл. (США) и Антуан Джей Ван де Вен (Бельгия) обеспечил участие в мероприятии более 450 специалистов. На конференции был представлен 51 доклад представителей США, Новой Зеландии, Германии, Нидерландов, Польши, Испании, Японии, Австралии, Англии, Италии, Канады, Дании, Франции и др., в том числе: 3 доклада по рынку; 20 — современное состояние процессов переработки сыворотки; 15 — использование сухой сыворотки и производных сыворотки; 16 — пищевые и медицинские аспекты сыворотки и ее компонентов. Необычность этой конференции состояла в том, что примерно половина докладов была сделана специалистами из медицинских организаций и университетов, клинических лабораторий и исследовательских центров, занимающихся созданием продуктов здорового питания (функционального назначения) и их влиянием на здоровье человека.
Цель конференции: собрать предприятия, выпускающие продукты из молочной сыворотки, производителей оборудования, используемого для ее переработки, лидеров промышленности, институты, правительственных и промышленных исследователей для обсуждения современных технологий переработки сыворотки и информирования потребителей о продуктах на ее основе, о преимуществах и полезных свойствах, функциональном применении и успешном использовании в постоянно расширяющейся сфере.
На конференции были раскрыты три основные темы:
— обзор практического применения методов переработки сыворотки;
— функциональное использование и применение сыворотки и ее продуктов;
— характеристики питательных свойств сыворотки и ее компонентов, положительно влияющих на здоровье.
Кроме того, программа конференции была дополнена выставками, где участвующие компании предоставляли информацию о своих новейших продуктах и услугах.
По вопросам рынка продуктов из молочной сыворотки рассмотрены общие тенденции развития, влияющие на пищевую промышленность во всем мире; взгляды и концепции успешного будущего; важность нововведений для успешного управления производством; аспекты «времени», а также проблемы с конкурентами белков молочной сыворотки — соей, казеинатами и желатиновыми продуктами.
Подробно рассмотрено современное (на 2001 г.) состояние процессов переработки сыворотки, технический уровень ее обработки и др. проблемы. Затронуты вопросы использования молочной сыворотки и пермеата, микрофильтрация молока (MMF), получение концентратов сывороточных белков (КСБ), а также изолятов (WPI's), высоко ценимых на мировом рынке. КСБ и WPI обладают очень хорошими функциональными свойствами — желирование и вспенивание.
Уделено внимание разделению компонентов молочной сыворотки с использованием гель-хроматографии. Подчеркнуто, что путем комбинирования мембранной технологии и хроматографии, главные составляющие сыворотки — белки, лактоза и минеральные вещества — могут быть выделены как очень чистые фракции с высокой коммерческой ценностью.
Рассмотрен процесс дефосфатации кальция — удаление и регенерация фосфата кальция и других минеральных веществ из пермеата сыворотки.
В рамках использования молочной сыворотки обозначены следующие направления: использование гидролизатов в детском, спортивном питании, диетических продуктах, пищевых добавках и продуктах функционального питания. Практически открыт рынок продуктов лечебного питания, изготовленных из молочной сыворотки, ее компонентов и особенно производных — очень конкурентоспособный.
В целом информация, доведенная до потребителей, показала, что молочная сыворотка имеет высочайшую биологическую ценность, содержит огромное количество полезных для здоровья веществ, имеет широкую область применения и фактически является неповторимой пищевой добавкой XXI века.
Четвертая конференция по молочной сыворотке с брендом «Чудеса сыворотки... Поймайте силу» (The Wonders of Whey... Catch the Power), проводилась с 11 пo 14 сентября 2005 г. в Чикаго (США). На ней собрались более 350 специалистов со всего мира, которые представляли научные учреждения, учебно-исследовательские центры, фирмы, выпускающие продукцию из сыворотки, и компании, производящие оборудование. Было представлено 35 докладов около 100 авторов, в том числе представителей США (18), Новой Зеландии (10), Германии (8), Нидерландов (8), Польши (7), Испании (5), Японии (5), Австралии (4), Англии (4), Италии (4), Канады (4), Дании (3), Франции (2). Кстати, в работе этой конференции, в качестве полноправных участников, были представители России (впервые) — члены нашего творческого коллектива, эксперты ММФ, проф. И.А. Евдокимов и доц. Л.Р. Алиева (профессионал со знанием иностранных языков).
Необычность этой конференции, как и предыдущей, состояла в том, что более половины докладов была сделана специалистами из медицинских организаций и университетов, клинических лабораторий и исследовательских центров, занимающихся созданием продуктов здорового питания (функционального назначения) и их влиянием на здоровье человека. Это как бы развивало тематику, заложенную на 1-й и особенно на 2-й Международных конференциях.
Тематику докладов можно разделить по трем основным направлениям:
1. Сывороточные белки в продуктах питания и их влияние на здоровье (46 % докладов).
2. Направления применения сывороточных белков (37 % докладов).
3. Современный технический уровень обработки сыворотки (17 % докладов).
Основные выводы, которые были сделаны в представленных докладах, систематизированы по следующим направлениям.
Сывороточные белки в продуктах питания и их влияние на здоровье
Сывороточные белки являются хорошим природным источником аминокислот, со сбалансированным аминокислотным составом (Р. Вольф, США). Их введение в состав продуктов, относящихся к категории «спортивное питание», стимулирует синтез белка в мускулах, что способствует наращиванию мышечной массы и силы.
Некоторые аминокислоты (особенно лейцин), присутствующие в сывороточных белках, при попадании в организм влияют на гомеостаз глюкозы и обладают инсулинотропным действием (стимулируют транспорт глюкозы в мышечные ткани), стимулируют ресинтез гликогена в мышцах и в печени. Это, как отмечалось в докладе Д. Ранкин и Д. Дара (Новая Зеландия), очень важно для восстановления организма, особенно спортсменов, после усиленных тренировок. Употребление на ранней стадии восстановления напитков, в состав которых входят углеводы и сывороточный белок или его гидролизаты, приводит к восстановлению мышечного белка и способствует восполнению запаса гликогена более эффективно, по сравнению с потреблением напитков только на углеводной основе.
Сывороточные белки богаты цистеином, поэтому они являются идеальным ингредиентом при производстве добавок и функциональных продуктов, например, для поддержки печени. Цистеин является лимитирующей аминокислотой, предшественником глутатиона — сильного антиоксиданта, который снижает нежелательный эффект радиационного облучения, раковой химиотерапии и токсинов, например, алкоголя. В качестве нейтрализатора тяжелых металлов он способствует излечению заболеваний крови и печени. Глутатион играет большую роль в предупреждении рака, особенно рака печени; замедляет процессы старения. Компания DMV International (США) выпустила по запатентованной технологии гидролизаты сывороточных белков, концентрация цистеина в которых была выше, чем в сывороточных белках. Коммерческое название этого продукта Cysteine Peption. Испытания, проведенные на животных, показали, что в печени крыс цистеин дозозависимо трансформировался в глутатион.
Молочная сыворотка и сывороточные белки являются также прекрасным сырьем или компонентом в составе рецептур при разработке новых продуктов функционального питания. Они влияют на процесс пищеварения, обмен веществ и массу тела (Г. Харвей Андерсон, А. Азиз и Ф. Xo (Канада); Д. Том (Франция). Это связано с тем, что сыворотка, являясь высококачественным источником белка со сбалансированным аминокислотным составом, стимулирует выработку лептина (гормона насыщения). Гормон насыщения, синтезируемый клетками кишечника при поступлении в него белковой пищи, всасывается в кровь и подавляет чувство голода. Таким образом, функциональные продукты, содержащие сывороточный белок можно использовать людям с избыточной массой тела.
Кроме того, установлено, что гидролизаты сывороточных белков содержат большое количество биоактивных пептидов, которые оказывают лечебное действие при гипертониях, заболеваниях сердечно-сосудистой системы (Джоэл Дж. Пине, Харминдер Каур и Джозеф М. Кинан, США). Компоненты, выделяемые из сывороточных белков эффективны также при лечении ВИЧ-инфекций, онкологических и почечных заболеваниях, а также могут выступать как иммуномодуляторы.
Так α-лактальбумин, используемый как добавка при лечении почечных заболеваний, корректирует низкий уровень сывороточного альбумина и гемоглобина/гематокрит в крови (Венди Лy Джонс, США).
Сотрудники «Фарма-Ревью» корпорации и института иммунологии и экспериментальной терапии (М. Крузел, Дж. Артим, Г. Годачек и др., Польша) представили доклад об эффективности применения лактоферрина при сниженном иммунитете, где он играет роль иммуномодулятора.
Бычий к-казеингликомакропептид, полученный из подсырной сыворотки, можно использовать при производстве вкусных продуктов и напитков для людей, страдающих фенилкетонурией. Это единственный известный диетический белок, который не содержит ароматических аминокислот, в том числе и фенилаланина.
Специалисты из медицинских научных центров, медицинских университетов и клинических лабораторий Германии, Италии и Испании представили на конференции первые результаты испытания о влиянии галактоолигосахаридов (ГОС) на состав фекальной микрофлоры младенцев. ГОС вводили в состав детского питания для детей старше 4-х месяцев в количестве 5 г ГОС/л, введение ГОС ограничивалось 2 бутылочками в день по 230 мл. Результаты испытания показали значительное увеличение количества бифидобактерий в составе стула младенцев, получавших детское питание с ГОС. Таким образом, ГОС в составе формулы питания детей, в период их отлучения от груди, является важной пребиотической составляющей. О том, что олигасахариды, такие как инулин, фруктоолигосахариды и галактоолигосахариды являются факторами роста для лакто- и бифидобактерий хорошо известно. ГОС, выбранный для исследований, вырабатывают в значительных количествах в Японии (1500 т/г по данным 1995 г.). В Европе с 1995 года они используются в качестве пребиотической добавки в составе йогуртов. ГОС были признаны безопасными и получили статус GRAS (Общепризнанные безопасными). Это официальная маркировка США на лекарствах и пищевых продуктах.
Направления применения сывороточных белков
Участники конференции отметили, что за последние 50 лет изменились взгляды на то, что необходимо потребителю от продуктов питания. Сейчас все более и более делается акцент на производство продуктов, позволяющих не только удовлетворить энергетические и питательные потребности человека, но также оказывать лечебно-профилактическое действие. Как говорил президент крупнейшей пищевой компании Гео-Нестле П. Брабек, вскоре перед потребителем основным вопросом будет не вопрос «Что Вы хотите есть?», а «Чего Вы хотите достичь с помощью еды?» (например, снизить вес, улучшить обмен веществ, увеличить биодоступность железа или улучшить здоровье и внешний вид и т.д.). В этом плане особый интерес представляет молочная сыворотка, ее составляющие и их производные. Если раньше сыворотку использовали в основном как сырье для получения сывороточных белков, молочного сахара, немного позднее для выделения фосфата кальция, а остальную использовали как добавку к кормам, то в последние годы ситуация изменилась коренным образом.
О том, что сыворотка является прекрасным сырьем с питательными, технологическими и функциональными свойствами, говорилось еще на Международной молочной конференции в 2001 г. (Мюнхен). В сыворотке находятся придающие продуктам функциональные свойства вещества: лактоферрин, лактопероксидаза, гликопротеин, пептиды (небелковый азот, гликомакропептиды и т.д.), олигосахариды (N-ацетилглюкозамин, N-ацетилнейраминовая кислота), витамины, органические кислоты, нуклеотиды и минеральные вещества.
Основные направления по использованию сыворотки натуральной, сгущенной или сухой: как компонент в составе рецептур при производстве мороженого, хлебобулочных изделий, шоколада, напитков, сывороточных желе. В состав желе входит до 75 % подсырной сыворотки. В Германии налажен выпуск биологически активной сухой подсырной сыворотки green lact и L-camilact. В состав green lact входит пробиотическая микрофлора — ацидофильная палочка и бифидобактерии, порошок ячменной травы и сироп, полученный из зерновых культур. При производстве L-camilact в состав рецептуры помимо сухой подсырной сыворотки входит также ацидофильная палочка и бифидобактерии, сироп из зерновых культур, лимонная кислота и L-карнитин (Эрнст X. Реймердс, Германия).
На рынке появился напиток Rivella, который был представлен на Международной молочной конференции в Мюнхене. Только он теперь производится как из молочной сыворотки, так и из ультрафильтрата молочной сыворотки.
Сывороточные белки в основном используются в виде концентратов как заменитель молока или стабилизатор молочных продуктов, например, йогуртов или мягких сыров. Нативные сывороточные белки используют при производстве замороженных мясных и рыбных продуктов, например, заменителя крабового мяса Kamaboko. Так недавно созданная компания в Литве производит до 35 000 т Kamaboko.
Применение мембранных методов, например, микро- и ультрафильтрации, позволило получать изоляты сывороточных белков, которые используются в качестве заменителей яичного белка.
Другим важным направлением применения компонентов молочной сыворотки является получение молочного жира с помощью микрофильтрации и фосфата кальция. Молочный жир, выделенный из сыворотки, применяют при производстве мягких сыров, десертов и наполнителей, похожих на продукцию Simpless (CP Kelco, Atlanta, GA).
Фосфат кальция используется для обогащения кальцием различных видов продукции от апельсинового сока и молочных продуктов до корма для домашних животных.
Особый интерес был проявлен к получению и использованию производных компонентов молочной сыворотки. Например, лактулозу, как пребиотик, используют в медицине в качестве добавки после лечения антибиотиками.
Производные молочной сыворотки, полученные биологическим путем, так же привлекают внимание. Дан краткий обзор инновационных разработок, основанных на обработке молочной сыворотки протеолитическими ферментами и/или β-галактозидазами. Использование данных видов ферментативной обработки позволяет получать гипоаллергенные и/или безлактозные продукты, которые используются при производстве продуктов детского питания и мороженого.
Кроме того, ферментативный гидролиз высокоспецифичными протеазами сывороточных белков делает доступными некоторые биологически активные пептиды, такие как лактоферрин и лактопероксидазу.
Селективное расщепление сывороточного альбумина и α-лактальбумина применяют для улучшения технологических свойств готовых продуктов: смесь полученных гидролизатов с β-лактоглобулином обладает пенообразующей и стабилизирующей способностью. Это свойство гидролизатов используют для образования и стабилизации эмульсий и пен.
Галактоолигосахариды — производные лактозы. Получение этого пребиотика основано на галактозилтрансферазных свойствах фермента β-галактозидаза.
Эрнст X. Реймердс (Германия) представил на конференции два инновационных направления применения сыворотки: получение комбинированного пребиотического продукта и Golden Liquid (Золотая жидкость). Комбинированный пребиотический продукт, содержащий лактулозу, галактоолигосахариды, глюкозу и галактозу, применяют при производстве мороженого, десертов, конфет и щербетов. В связи с тем, что массовая доля сухих веществ в сыворотке составляет всего 5- 7 %, то сыворотку или ультрафильтраты можно применять в качестве раствора Golden Liquid, содержащего белки и/или углеводы, вместо воды в рецептурах таких продуктов как десерты, пудинги, хлебобулочные изделия, сбитни и др.
Компания Morinaga Milk Industry (Япония) совместно с несколькими главными европейскими компаниями создали центр молочной индустрии MILEI GmbH в южной части Германии, который занимается переработкой сыворотки с применением ультрафильтрационных и электродиализных технологий (X. Саито and М. Томита, Япония). В настоящее время MILEI GmbH перерабатывает около 2500 т сыворотки, которая поступает из южной Германии, западной Австрии и Италии. Она производит концентраты сывороточных белков, сухую сыворотку, лактулозу, лактоферрин и лактопероксидазу. При производстве продуктов применяют прогрессивные технологии разделения и очистки компонентов сырья, такие как мембранное разделение и хроматографические способы очистки от примесей. В Европе, США и Океании для получения компонентов сыворотки применяют огромные мембранные установки, которые занимают площадь несколько тысяч квадратных метров.
Кроме того, компания Morinaga Milk Industry выпускает следующую продукцию из молочной сыворотки:
— гидролизаты сывороточных белков, обладающих низкой антигенностью, высокой степенью усвояемости и полезными физико-химическими свойствами;
— лактоферрин-гидролизат (LF-гидролизат), содержащий антимикробный пептид лактоферрицин и лактулозу.
— препарат (пребиотик), стимулятор роста бифидобактерий.
Morinaga Milk Industty с 1977 г. на основе гидролизатов молочных белков выпускает гипоаллергенные препараты для детского питания на основе гидролитата казеина. Это препараты New MA 1 и Low-fat-MA 1, при их производстве применяется ультрафильтрационная обработка, что позволяет удалить остаточные высокомолекулярные пептиды. С 2000 г. компания начала разработку нового гипоаллергенного препарата Ma-mi с использованием гидролизатов казеина и сывороточных белков в соотношении 68:32. Белки сывороточной фракции коровьего молока по аминокислотному составу имеют по сравнению с казеином более высокое содержание аминокислот. Поэтому сывороточные гидролизаты считаются физиологически более ценными. Они также имеют менее резкий вкус и запах по сравнению со смесями на основе казеина.
Казеин содержит больше метионина, фенилаланина и гистидина, а сывороточные белки — цистеина, треонина и триптофана. Гидролизаты казеина и сывороточных белков используют как источники азота в гипоаллергенных формулах, а состав аминокислот регулируют дополнением свободных аминокислот. Поскольку гидролизаты казеина придают необычный вкус детским продуктам, то в новых составах этот недостаток устранен за счет применения нескольких видов ферментов, применением специального типа ультрафильтрационных мембран и адсорбционной технологии. В 2005 г. после проведенных клинических испытаний, которые показали хорошие результаты, технология Ma-mi была реализована.
В последнее время очень широко стали использовать сывороточные белки при производстве кисломолочных продуктов, в частности йогуртов, как альтернативную замену сухому обезжиренному молоку. Эти белки характеризуются высоким содержанием серосодержащих аминокислот, по содержанию дефицитных незаменимых аминокислот (лизина, триптофана, метионина, треонина) и цистеина они являются наиболее биологически ценной частью белков молока. Кроме того, сывороточные белки обладают высокой влагоудерживающей способностью.
Введение в состав рецептур ингредиентов на основе сыворотки при производстве йогуртов влияет на структуру и качество готового продукта (Д. Луцей, США). Это связано с тем, что высокотемпературная обработка, которой подвергается молоко в ходе технологического процесса при производстве йогурта, приводит к денатурации более 80% сывороточных белков. Денатурированный в процессе тепловой обработки молока β-лактоглобулин взаимодействует с каппа-казеином на поверхности казеиновых мицелл и далее взаимодействует с мембраной жирового шарика, что приводит к удвоению количества белка, связанного с жиром. Это усиливает гидрофильные свойства казеина и существенно влияет на структурно-механические свойства сгустка.
Таким образом, использование концентратов сывороточных белков в производстве кисломолочных продуктов позволяет улучшить структуру, снизить отделение сыворотки, обогатить белком и повысить биологическую ценность молочных продуктов.
Одно из инновационных направлений при создании продуктов детского питания — включение в состав продуктов сиаловых кислот (Б. Лаплез, Франция).
Продукты функционального назначения становятся все более и более популярны не только для человека, но и для домашних питомцев. Так индустрия кормов для животных в США является одним из основных потребителей сухой сыворотки (до 50% от выпускаемого объема).
Современный технический уровень обработки молочной сыворотки
Новозеландская компания Fonterra Ingredients Division является одной из крупнейших в мире компаний (2-я в мире), перерабатывающей до 14 млрд. т молока в год. Она образовалась в 2001 г. при слиянии молочных хозяйств «Киви», Новая Зеландия и Новозеландского молочного совета. В ее состав входит 23 завода, более 1300 фермеров-акционеров. Компания выпускает более 2 млн. т молочных продуктов в год. Основной ассортимент вырабатываемой продукции: сухое молоко, сыры, масло, белковые продукты и лактоза. Из подсырной и казеиновой сыворотки, полученной при производстве казеина сычужным способом, производят сухую сыворотку и сывороточный белок, а ультрафильтрат направляется на производство лактозы. Сыворотка, получаемая при производстве казеина кислотным способом, перерабатывается на белковые продукты. Компания вырабатывает примерно 400 видов продуктов на основе сывороточного белка, объемом около 20000 т в год, которые экспортируются по всему миру. Для улучшения качества продукции компания внедрила на своих предприятиях системы GMR (Оптимальные производственные требования), с помощью которых контролируются все технологические параметры, являющиеся критическими для качества, и BP (передовой опыт). Разработаны стандарты по передовому опыту, где даны рекомендации по условиям работы для схожих видов оборудования, таких как ультрафильтрационные установки и вакуум-аппараты. ВР-система, включающая всю производственную информацию о параметрах, являющихся критическими для рентабельности (работа мембранного оборудования) и некритическими для качества продукта (П. Сигнал, Новая Зеландия).
Главной целью разработки стандартов является оптимизация рентабельности предприятия. Стандарты разработаны по следующим направлениям:
— менеджмент мембран;
— очистка мембранного оборудования;
— работа мембранного оборудования (обработка сыворотки и проектирование установок);
— менеджмент мембранного оборудования (пусковая проверка и мониторинг);
— контроль мембранного оборудования;
— средства диагностики мембран (выявление и исправление недостатков мембран).
Стандарты доступны для операторов, технического и управленческого персонала, которые
имеют доступ во внутреннюю электронную сеть. Это дало возможность обслуживающему персоналу самостоятельно устранять неполадки, влияющие на производительность мембранного оборудования. Данный опыт может быть востребован в России, особенно при внедрении нанобиомембранных технологий обработки молочной сыворотки. Компания, особенно в последние годы, решает проблему полного и рационального использования молочной сыворотки на принципах безотходной технологии. Это было ярко продемонстрировано на симпозиуме ММФ «Лактоза и ее производные» сотрудником компании, членом научного программного комитета доктором А. Вильямсом, Новая Зеландия.
Сывороточные белки в процессе обработки часто изменяют свои функциональные свойства (С. Онвулейт и П. Томасула, США). Модифицировать функциональные свойства сывороточных белков можно, применяя экструдирование. При этом получают текстурированные концентраты сывороточных белков (КСБ), изоляты сывороточных белков и сывороточного альбумина, функциональные свойства которых подвержены меньшим изменениям, чем свойства нетекстурированных белков. В процессе экструдирования глобулярная форма белков приобретает вытянутую волокнистую форму. На основе текстурированных белков создана воздушная закуска, содержащая до 35 % КСБ; обогащение конфет типа «Мишки-гамми» текстурированным КСБ, позволило повысить питательную ценность продукта за счет белка. Улучшить функциональные свойства сывороточных белков можно также путем смешивания различных компонентов и фильтрации. Применяя зкструдирование, фильтрацию и смешивание, можно изменить растворимость белков молочной сыворотки, гелеобразование и пенящие свойства белков.
В Японии (С. Суидо, X. Охтомо и С. Куда) регенерировали L-карнитин из сыворотки путем хроматографии.
В целом очередная (четвертая) Международная конференция подтвердила — в молочной сыворотке скрыты технологические и коммерческие возможности молочного дела, особенно сыроделия.
Пятая Международная конференция по молочной сыворотке (надеемся, не последняя) прошла в 2008 году в Париже, имела бренд Wheyvolution, что можно перевести как «виток сыворотки» и позволила выявить мировые тенденции в переработке сыворотки.
На этом ставшем уже доброй традицией форуме было представлено более 50 докладов по различным направлениям переработки и использования сыворотки, как обзорных, так и посвященных отдельным исследовательским работам. На конференции была организована широкомасштабная выставка сыров с дегустацией для всех посетителей. Примечательно, что выставка преподносилась, как показ продуктов от/для получения молочной сыворотки. В финале конференции был устроен ланч (более 100 блюд) из/на основе молочной сыворотки.
Тематику докладов, прозвучавших на конференции, можно сгруппировать по нескольким направлениям (рис. 4.3). Хотя такое деление условно, его можно использовать для краткого изложения материалов конференции и формулировки некоторых выводов, которые изложены ниже.
Маркетинг. Производство сыворотки в мире продолжает расти: примерно от 150 млн. тонн в 2001 году, до 170 млн. тонн в 2006, причем до 75 % общего объема обеспечивается Европейским союзом и США. Эти страны являются также самыми крупными экспортерами продуктов из сыворотки (80%). К основным продуктам переработки относят сухую сыворотку и пермеат (59 %), деминерализованную и делактозированную сухую сыворотку (10 %), концентраты сывороточных белков (КСБ, 12%) и лактозу (19%). Быстрее всего в последние годы росли объемы КСБ (в 2 раза с 2001 по 2007 год) и пермеата (примерно в 1,5 раза). Отмечается растущее потребление продуктов из сыворотки в Китае, Бразилии и России. Что касается цен, то для большинства продуктов из сыворотки (особенно сухой сыворотки и лактозы) они резко выросли в 2007 году, как в Европе, так и в Америке, после чего упали, и в настоящее время находятся примерно на уровне 2005 года. Отмечается, что рынок многих продуктов из сыворотки является глобальным и достиг высокого уровня консолидации, что требует создания стратегических альянсов (доклады Ф. Виссер и Т. Аффертшолт).
Приступая к созданию стратегии переработки сыворотки, производители должны ответить на три простых вопроса — три W — (Т. Affertsholt):
— WHAT (ЧТО)? (Что нужно производить, какими функциональными и потребительскими свойствами эти продукты должны обладать);
— WHAT(КАК)? (Как это можно сделать, есть ли необходимые технологии, оборудование и персонал);
— WHO (КТО)? (Кто будет являться потребителем этой продукции — молочная, кондитерская, хлебопекарная отрасль, медицина и т.д.).

При ответе на первый вопрос переработчики должны учитывать деление сывороточных продуктов на три группы по уровню добавленной стоимости. К первой группе относятся: сухая сыворотка, деминерализованная сухая сыворотка, КСБ 35 (концентрат сывороточного белка с содержанием белка 35 %), лактоза, сухой пермеат. Во вторую группу, имеющую более высокую добавленную стоимость, попадают КСБ 80, минеральные вещества (кальций и др.), лактоза для фармацевтики. К третьей относятся изоляты и гидролизаты сывороточных белков, белковые фракции, производные лактозы. Для выгодного производства затратных, но имеющих высокий потенциал продуктов, необходимы высокая концентрация производства сыра и казеина, а также способность фирмы к большим финансовым инвестициям.
Процессы обработки молочной сыворотки. Для деминерализации сыворотки используются процессы ионообмена, нанофильтрации, электродиализа (отдельно или в комплексе). Обычно деминерализация проводится до 30, 60 или 95 % уровней. При получении сывороточных белков и их производных широко используются мембранные процессы: микрофильтрация, диафильтрация, ультрафильтрация.
Современные методы модификации сывороточных белков, основанные на комбинации мембранных методов, гидролиза и высокого давления, позволяют увеличить биологическую активность, снизить аллергенность, увеличить степень адсорбции аминокислот и улучшить пищеварение, повысить функциональные свойства — термостабильность, прозрачность растворов, текстурирующие свойства. Особый интерес представляет модификация альфа-лактальбумина, из которого после частичного гидролиза и специальной обработки с использованием ионов кальция образуются нанотрубки, которые стабильны при нагревании и могут быть использованы для получения гелей-загустителей, инкапсулирования, получения нанопроволоки, а также в тканевой инженерии (Р. Флорис).
На конференции были приведены данные изучения процессов затвердевания сыворотки и агрегирования белка как основной причины затвердевания энергетических батончиков для спортивного питания в процессе хранения (Т. Лабуза).
Ферментативная обработка сыворотки и отдельных ее компонентов рассматривается как важнейший инструмент для создания функциональных продуктов (Л. Фишер). При этом используются как микроорганизмы, так и ферменты, в т.ч. иммобилизованные. Культивирование дрожжей Kluyveromyces marxianus позволяет получать белковые добавки для кормов, Cryptococcus curvatus — продукты с высоким содержанием олеиновой кислоты, которые могут использоваться как биотопливо, Candida boidinii — биологические поверхностно-активные вещества. Молочная сыворотка — универсальная среда для культивирования молочнокислых микроорганизмов при получении молочной кислоты, производство которой достигло 80000 т/год, и для экзополисахаридов. Молочная кислота применяется в химической (как реагент в процессах синтеза) и пищевой промышленности (в качестве консерванта и подкислителя), а также может быть использована для получения биодеградируемых полимеров. Показана эффективность применения ферментированной кислой сыворотки, обладающей антиоксидантными свойствами, для формирования оболочек нарезанных овощей и фруктов и увеличения сроков их хранения.
Доказана эффективность применения сывороточного продукта, ферментированного пробиотическими штаммами Lactobacillus kefiranofaciens, для контроля веса, холестерина, стимуляции иммунитета, при повышенном давлении, диабете 2-го типа, воспалительных заболеваниях (И. Симард).
Применение молочной сыворотки и продуктов из нее. Продукты из сыворотки применяются в основном в питании (36%), кормлении (21 %), нутрицевтике и фармацевтике (43%). На конференции неоднократно отмечалось, что объем продукции лечебно-профилактического направления на основе сыворотки растет в последнее десятилетие быстрыми темпами Области использования сыворотки в пищевых отраслях промышленности показаны на рис. 4.4.

К наиболее перспективным, быстро расширяющимся секторам относится производство энергетических батончиков для спортивного питания, а также легких закусок (снеков). В кондитерской промышленности наиболее широко используются лактоза, сухая сыворотка, сывороточно-белковые концентраты и изоляты. Компоненты сыворотки участвуют в формировании консистенции, вкуса и запаха шоколада, конфет, печенья и др. кондитерских изделий.
Продукты из сыворотки незаменимы при создании формул смесей детского питания. Такие смеси приближены к составу женского молока по белковому и углеводному компонентам и особенно по биологически активным веществам.
Биологически активные сывороточные фракции могут быть использованы для целевого (лечебно-профилактического, функционального) питания благодаря целому ряду положительных эффектов: антимутагенному, антиканцерогенному, антимикробному, антивирусному, кардиоваскулярному, иммуномодулирующему, антиоксидантному, противовоспалительному. Клинически доказана возможность эффективного применения продуктов из сыворотки (особенно производных белков и лактозы) при лечении и профилактике диабета, гипертонии, заболеваний кишечника, покровных и костных тканей, иммунодефицитах, инфекциях, осложнений после хирургических вмешательств,
Важная проблема, которая неоднократно упоминалась на конференции и в решение которой могут внести вклад переработчики сыворотки — проблема избыточного веса и ожирения. Установлено, что сывороточные белки влияют на чувство насыщения (благодаря чему человек может меньше есть), а также на скорость усвоения пищи, что позволяет человеку управлять своим весом.
Высокобелковые продукты, содержащие сыворотку, широко используются для питания спортсменов и посетителей тренажерных залов, т.к. способствуют правильному формированию мышц и устойчивости к высоким физическим нагрузкам.
Высокая патентная активность в области применения сыворотки для питания спортсменов и для снижения веса (40 % патентов в 2006-2007 годах) свидетельствует об актуальности этого направления.
Продукты из сыворотки предложено также использовать против стресса, для повышения познавательных способностей, в косметике и при уходе за ротовой полостью.
Хорошей иллюстрацией роста интереса к компонентам сыворотки является цифра, приведенная в докладе Т. Аффертшолт: в 2006-2008 годах на рынке появилось 2419 новых продуктов с использованием сывороточных белковых концентратов.
Получение, модификация и применение сывороточных белков. Как видно на диаграмме, доминирующее положение в тематике ведущих научных центров занимает исследование свойств и процессов производства белков из сыворотки, а также продуктов с их использованием. Эта тенденция характерна для последних конференций по сыворотке (2001 года в Мюнхене и 2005 года в Чикаго).
Доклад Ф. Морган представляет этапы развития технологии сывороточных белков. В 70-е годы прошлого века было организовано промышленное производство WPC35 — концентрата сывороточных белков, содержащего 35 % белка, полученного с использованием ультрафильтрации и обладающего влагоудерживающей, гелеобразующей и эмульгирующей способностью. 80-е годы ознаменовались разработкой технологии WPC80 и WPI (изолята сывороточных белков) — концентратов, полученных с использованием ультрафильтрации, диафильтрации и хроматографии, что позволило улучшить технологические свойства, в частности, улучшить их гелеобразующую и пенообразующую способность.
Следующим этапом (90-е годы) стало получение нативных растворимых молочных белков на основе применения микрофильтрации и денатурации. Изменяя условия этих процессов, можно воздействовать на структуру белка, увеличить влагоудерживающую способность, термостабильность (т. н. мицеллярные сывороточные белки), создать кремообразную текстуру в низкожирных продуктах путем микропартикуляции сывороточных белков.
Более высокий уровень современного развития технологии — получение отдельных белковых фракций, обладающих антимикробными свойствами: нативного альфа-лактальбумина, бета-лактальбумина, лактоферрина и лактопероксидазы. При этом используется комплексная мембранная обработка и/или ионообмен. Еще одно направление высоких технологий в этой области связано с направленным и контролируемым гидролизом белка. Так могут быть получены гипоаллергенные и неаллергенные гидролизаты с антиоксидантными свойствами и снижающие гипертоническое давление; биоактивные пептиды, которые являются факторами роста, способствуют заживлению ран и лечению заболеваний кожи и кишечника.
К основным методам модификации сывороточных белков относятся денатурация и агрегация, гидролиз, дезаминирование, гликозилирование, добавление других полимеров. Биоактивные пептиды могут быть получены как при ферментации с использованием стартерных культур, так и протеолизом с использованием ферментов.
Экстрагированные и стабилизированные сывороточные белки могут быть использованы для инкапсулирования с целью сохранения и доставки ценных компонентов другого сырья, например, растительного. В частности, сыворотка может быть использована для сохранения водо- и жирорастворимых биологически-активных веществ фруктов и овощей (например, в продукте лактоликопен) (Дж. Герман).
В ряде докладов на конференции было показано, что аминокислотный состав белков влияет на функции желудочно-кишечного тракта и его микрофлору, структуру тела (соотношение мышц и жира), энергетический метаболизм, инсулин-глюкоза, иммунитет, воспалительные процессы, проблемы насыщаемости и использования энергии. Высокобелковая диета может быть использована для сокращения веса, повышения физической активности, синтеза белка мышц, оказывает влияние на структуру костей.
Примером практической реализации научных исследований является промышленно производимый препарат «Остеопонтин» — многофункциональный сывороточный белок, который стимулирует и регулирует иммунитет, участвует в метаболизме костной ткани, применяется в детском питании, для лечения ран и гигиены полости рта (А. Йоргенсен).
Лактоза и производные. Сохраняет актуальность направление «Получение лактозы и ее производных». Особое внимание было уделено ферментативной обработке лактозы с целью получения безлактозных и низколактозных продуктов, глюкозы, галактозы и тагатозы, а также бифидогенных галактоолигосахаридов (ГОС). Установлено, что смеси галактоолигосахаридов и фруктоологисахаридов в питании детей оказали положительное влияние на микрофлору кишечника и иммунитет, и могут использоваться при лечении дерматитов и инфекций, снижают риск аллергии. Хорошие результаты получены и при клиническом применении синбиотиков с ГОС после хирургического вмешательства.
Представляют интерес данные (Л. Фишер) о необычном биокатализаторе, устойчивом при 100 °С — ферменте CelB из Pyrococcus furiosus — экстремально термофильного вида домена археобактерий. Иммобилизованный CelB был использован при обработке пермеата сыворотки при 75 °С, что позволило получить до 20% лактулозы — первый значимый выход при использовании биотехнологического метода. Лактулоза, как известно, применяется не только в медицине для лечения хронических запоров и портальной системной энцефалопатии, но и в продуктах питания пребиотической направленности.
Новое направление — получение новых биоактивных компонентов нативных сывороточных сиалоолигосахаридов, которые способствуют разрушению микробов, вирусов и токсинов.
Актуальным является совершенствование процессов кристаллизации лактозы, современные методы которой были представлены в докладе П. Шук.
На конференции были также затронуты вопросы обоснования необходимости использования молочного сырья в питании с точки зрения геномики, поиска правильного перевода языка науки на язык потребителей широкого круга, учета особенностей требований разных потребителей (например, детей), проблема лактозной непереносимости и др.
В заключение необходимо выделить несколько основных выводов, которые прозвучали в выступлениях ведущих ученых:
— за последние 40 лет каждый технологический скачок приводил к получению новых ингредиентов сыворотки с улучшенными функциональными свойствами;
— сыворотка — это «ящик инструментов» для конструирования структуры, текстуры и функциональных свойств продуктов;
— перспективными являются низкотемпературные процессы обработки сыворотки — сверхвысокое давление, холодное гелеобразование и др., а также методы формирования сывороточных пленок, оболочек, гелей и эмульсий;
— изучение роли сывороточных белков в питании человека приносит новые открытия и продолжает оставаться актуальным.
В заключение этого подробного, но не полного обзора (детали по ходу изложения материала), можно уверенно констатировать, что новый виток изучения молочной сыворотки связан с углублением в структуру и свойства ее компонентов, причем в этих глубинах найдены замечательные жемчужины — вещества, помогающие сохранить здоровье человека. И это является доказательством феномена молочной сыворотки, ее компонентов и их производных.