Перспективные технологии пребиотических концентратов с регулируемым составом

15-05-2014, 09:46

В нашем творческом коллективе докторантом А.Д. Лодыгиным сформулирована концепция получения пребиотических (бифидогенных) концентратов с регулируемым углеводным, аминокислотным и минеральным составом. Одним из основополагающих принципов данной концепции является достижение синергетического действия бифидогенных факторов за счет совмещения в технологии концентратов на основе вторичного молочного сырья процессов направленной физико-химической и/или энзиматической трансформации лактозы и белков молочного сырья.
Применительно к молочной сыворотке можно выделить две группы продуктов с регулируемым углеводным и аминокислотным составом:
— бифидогенные концентраты с лактулозой, обогащенные гидролизатами сывороточных белков;
— концентраты молочной сыворотки с регулируемым уровнем гидролиза лактозы и протеолиза.
Применение процесса гидролиза сывороточных белков в технологии бифидогенных концентратов с лактулозой обусловлено возможностью оптимизации их состава по источникам азотного питания, доступным для бифидобактерий. Управляемое обогащение бифидогенных концентратов гидролизатами сывороточных белков в настоящее время реализуется по двум направлениям:
— оптимизация параметров процесса изомеризации лактозы в лактулозу по механизму L-A трансформации (температура, pH, продолжительность процесса, метод регулирования pH) с целью достижения заданного уровня щелочного гидролиза сывороточных белков;
— создание композиций на основе молочной сыворотки с лактозой, частично изомеризованной в лактулозу, и энзиматических гидролизатов сывороточных белков, выделяемых методом ультрафильтрации.
Для получения гидролизатов сывороточных белков возможно использование натуральной несоленой подсырной сыворотки. Также благоприятной средой для проведения гидролиза сывороточных белков являются нетрадиционные виды молочного белково-углеводного сырья, а именно концентрат, полученный методом ультрафильтрации подсырной сыворотки. Гидролиз сывороточных белков может быть осуществлен химическим (под действием минеральных кислот и щелочей при повышенных температурах) и ферментативным (с использованием препаратов протеолитических ферментов) способами.
Применительно к рассматриваемой тематике наибольший интерес вызывает ферментативный гидролиз. Ферменты обладают высокой специфичностью, их подбором можно локализовать каталитическое действие на определенных участках химических связях в субстрате. В гидролизованной протеолитическими ферментами молочной сыворотке содержится весь набор аминокислот, заметно увеличивается их содержание в сравнении с исходной сывороткой, особенно лейцина и глутаминовой кислоты появляются оксиаминокислоты (серии и треонин), двухосновные (гистидин, аргинин), а также ароматические и серосодержащие аминокислоты.
При получении сиропов и концентратов лактулозы наиболее распространенным методом трансформации лактозы является ее щелочная изомеризация. Технологические параметры изомеризации лактозы в лактулозу в молочном белково-углеводном сырье (температура 70-90 °С, pH 10,0-11,0) способствуют протеканию химического гидролиза сывороточных белков, что способствует увеличению «внешней» бифидогенности получаемых концентратов.
Таким образом, представляется возможным совмещение процессов изомеризации лактозы в лактулозу и гидролиза сывороточных белков при использовании в качестве исходного сырья подсырной сыворотки. Данный процесс может быть реализован в технологии сгущенных и сухих бифидогенных концентратов для детского и диетического питания. Значительный интерес представляет возможность регулирования пищевой и биологической ценности бифидогенных концентратов за счет обогащения ферментативными гидролизатами сывороточных белков.
Наиболее выраженные изменения белкового комплекса молочной сыворотки наблюдаются при проведении изомеризации лактозы в лактулозу методом электрохимической активации (табл. 18.14). Снижение общего азота в процессе электроактивации объясняется частичным удалением белковых веществ, вследствие явления электрофлотации.

Особенностью способа получения ферментативных гидролизатов сывороточных белков, разработанного в нашем творческом коллективе, является использование процесса электрохимической активации с целью регулирования pH субстрата — жидкого концентрата сывороточных белков, снижения энергии активации процесса ферментативного катализа, повышения выхода продуктов протеолиза и сокращения расхода ферментного препарата. Результаты исследований, представленные ранее, послужили основой разработки технологии гидролизатов сывороточных белков ГСБ-ЭХА-УФ.
Жидкий (с массовой долей сухих веществ не менее 20 %) и сухой (массовая доля влаги не более 10%) гидролизаты сывороточных белков могут быть использованы как полуфабрикаты в составе творога и творожных изделий, мясопродуктов, питательных сред при получении бактериальных препаратов и производственных заквасок бифидобактерий. Другим направлением является включение гидролизатов сывороточных белков в состав пребиотических концентратов с лактулозой или гидролизованной лактозой.
Получение концентратов на основе молочной сыворотки, содержащих гидролизаты лактозы и сывороточных белков, оправдано по технологическим соображениям: обеспечивается комплексная переработка пермеата и ультраконцентрата молочной сыворотки; процесс электроактивации предусмотрен, как при проведении гидролиза лактозы, так и ферментативного протеолиза; введение белков в растворимой форме упрощает процесс распылительной сушки концентратов на основе пермеата молочной сыворотки. С другой стороны создание композиций гидролизатов лактозы и сывороточных белков открывает новые возможности в получении продуктов с повышенной биологической ценностью и заданными физиологически функциональными свойствами.
Наиболее полное представление о технологических процессах получения гидролизатов сывороточных белков и пребиотических концентратов с их использованием дает разработанная А.Д. Лодыгиным принципиальная схема (рис. 18.8).

Реализация альтернативных вариантов данной схемы позволяет получить новые виды пребиотических концентратов с регулируемым углеводным и аминокислотным составом, примерный перечень которых приведен в табл. 18.15.

Перспективные направления использования пребиотических концентратов рассмотрены на рис. 18.9 (инновационный проект докторанта А.Д. Лодыгина).
Применение в рационе питания, безусловно, необходимых для человека производных лактозы и сывороточных белков возможно при введении их в рецептуры при производстве творога и творожных изделий. Это приведет к получению новых групп продуктов и расширению уже имеющегося ассортимента. Такие продукты можно назвать продуктами «двойного качества», поскольку они содержат, с одной стороны, важнейший бифидус-фактор — лактулозу, с другой — необходимые и незаменимые для организма человека аминокислоты.