Состав и свойства концентрата натурального казеина как основы для производства высокобелковых молочных продуктов

Белки имеют особое значение   в обеспечении здорового питания населения. Белки молока обладают высокой питательной ценностью и почти полностью на (97-98)% усваиваются организмом, а также повышают усвояемость компонентов растительного происхождения. В современных условиях жизни и деятельности человека большое значение приобретает повышение биологической ценности функциональных продуктов питания, призванное сыграть определяющую роль в улучшении общего уровня здоровья и в предупреждении ряда заболеваний.
Биотехнология переработки молочного сырья с применением биополимеров предусматривает полное использование всех компонентов молока для производства пищевых продуктов, а также вовлекает в технологический процесс растительное сырье, что является целесообразным как с биологической, так и с экономической точки зрения.
В основе технологии лежит процесс фракционирования компонентов молочного сырья полисахаридами с образованием молочно-белковых концентратов с определенным составом и функциональными свойствами, которые являются основой для получения разнообразных пищевых систем.
Направления использования продуктов фракционирования молочного сырья биополимерами различных видов (пектинов, производных целлюлозы, альгинатов, микробных полисахаридов и др.) обусловлены их качественными характеристиками.
Концентрат натуральных молочных белков (КНК), полученный с применением полисахаридов различных видов, имеет аналогичный состаз, казеиновый комплекс молока концентрируется в 5-7 раз, не изменяя своего растворимого коллоидно-дисперсного состояния.
КНК - однородная жидкость, по внешнему виду подобная сливкам (15-30)% жирности, полностью растворимая в воде и в молочном сырье. Тепловое воздействие до 100°С не меняет его растворимости.
При изучении влияния температуры на вязкость фракций было показано, что энергия активации процесса течения концентрата натурального казеина в диапазоне температур (10-50)°С составляет 40кдж/моль, а при (50-90)°С - 19кдж/ моль. Для сывороточно-полисахаридной фракции при температуре (10-65)°С - 34кдж./моль. Результаты указывают на усиление межмолекулярных взаимодействий в сывороточно-полисахаридной фракции при повышении температуры. Изучение структурно-механических свойств фракций свидетельствовало о нативном состоянии белков в обеих фракциях. Максимальное значение эффективной вязкости для КНК при рН 4.7, для СПФ - 4.6, что соответствует изоэлектрическим точкам казеина и альфа - лактоальбумина.
Физико-химические свойства молока и жидких молочных продуктов обусловливаются концентрацией и дисперсностью его составных компонентов. В концентрате натурального казеина, полученном при первом и повторном использовании пектина, содержание белка, минеральных веществ и жира практически не меняется. Весь жир увлекается осаждающимся белком. Около 60% кальция и 45% фосфора молока уходит в концентрат казеина. Высокая титруемая кислотность (48-56)°Т при нормальном рН КНК обуславливается концентрированием казеина и солей. Плотность казеина превосходит плотность обезжиренного молока и отличается от плотности сывороточно-полисахаридной фракции примерно так же, как обезжиренное молоко от сливок. Массовая доля белка в КНК при фракционировании обезжиренного молока пектином составляла (12-15)% , а в СПФ (0,8-1)% в зависимости от свойств полисахарида. Определенный практический интерес имеет изучение процесса фракционирования других видов молочного сырья. При фракционировании пектином восстановленного и сгущенного молока массовая доля белка в КНК составляет соответственно (11-12)% и (14-15)%, массовая доля белка в СПФ соответственно (0,8-0,9)% и   (1,5-1,6)%. В ходе
проведения экспериментов по фракционированию цельного и нормализованного молока пектином было установлено, что молочный жир полностью переходит в нижнюю фазу - КНК. При этом, в зависимости от массовой доли жира в молоке (4,2-2.5)% массовая доля жира в КНК составляет от 20 до 12%, а массовая доля белка в КНК изменялась незначительно и составляла (12-13)%, причем массовая доля белка в СПФ оставалась в пределах (0,9-1 )%.Концентрат натурального казеина представляет собой раствор казеина, находящегося в растворимом коллоидно-дисперсном состоянии. Концентрат, полученный в виде казеин-кальций-фосфатного комплекса или сконцентрированным молочным жиром, полностью растворяется в воде, имеет уникальную структуру, обуславливающую его устойчивость к денатурирующим воздействиям и хорошую расщепляемость протеолитическими ферментами. На основе КНК получены стойкие нерасслаивающиеся эмульсии от сметанообразной до пастообразной консистенции, содержащие до 70% масляной фазы. Продукты, полученные при фракционировании молочного сырья полисахаридами, обладают высокой биологической ценностью, полезными функциональными свойствами и полной технологической совместимостью с традиционным животным и растительным сырьем, что позволит получать на их основе новые структурные пищевые элементы с заданным химическим составом и функциональными свойствами с целью создания различных функциональных продуктов.
Полученные концентраты используются в технологическом цикле переработки молока в следующих направлениях:
1. В качестве основного или дополнительного сырьевого компонента при конструировании новых форм продуктов направленного состава, продуктов лечебно-профилактического и специального назначения,  комбинированных продуктов - напитков,  кисломолочных  напитков,  белково-жировых (пасты, спреды), белковых (массы, пасты, сыры), структурированных, сгущенных и сухих продуктов.
2.  В качестве добавки для обогащения традиционных продуктов белковыми компонентами с целью   придания   им   определенных   структурно   -   механических,   физиологических   и биологических свойств.
3.  В качестве добавки для нормализации исходного сырья по массовой доли жира и белка при производстве традиционных продуктов.
В отличие от обычных белковых концентратов КНК и СПФ, обладают высокими функциональными свойствами и в сочетании с молочным сырьем (сливками, цельным и обезжиренным молоком) на основе их разнообразных комбинаций обеспечивают возможность конструирования различных форм функциональных продуктов питания заданного состава с регулируемыми органолептическими и потребительскими свойствами. Использование в исходном сырье КНК позволяет увеличить содержание белковой фракции в системе, укрепить белковую основу, снизить калорийность и в месте с тем получить продукты плотной пластичной консистенции по потребительским свойствам, аналогичные полножирным. Разработка белково-жировых продуктов заключается в получении молочных эмульсий со стабильной коагуляционной структурой, с сохранение их пластичности при низком содержании жира в продуктах (20-60)%. Новые формы белковых продуктов для производства, которых в качестве основы используется КНК, позволяют получать белковые продукты без отделения сыворотки при использовании в качестве исходных компонентов КНК и сливок. Использование концентратов обуславливает получение структуры продукта с более плотной или более нежной консистенцией. Использование КНК в натуральном виде или для нормализации смеси по массовой доле жира, белка, сухих веществ целесообразно при выработке таких белковых продуктов как творог и различные виды сыров. Использование биологически активных компонентов, входящих в состав КНК, позволяет расширить ассортимент традиционных молочных продуктов за счет создания продуктов с меньшей калорийностью, обладающих высокой пищевой и биологической ценностью.
Концентрат натурального казеина применяется в качестве основы для производства белковых, белковой - жировых, структурированных функциональных продуктов питания в количестве от 100 - до 20%.

Авторы: Молочников В.В., Орлова Т.А., Остроухова Л А, Мильтюсов В.Е. Ставропольский государственный аграрный университет, г. Ставрополь.

Материал подготовлен в рамках проведения международной научно-практической конференции "Современный взгляд на производство творога, творожных паст и сыров: расширение ассортимента, совершенствование технологии и оборудования", которая проходит с 16 - 20 июня 2008 в г.Ставрополе.