1.3 Концентрирование компонентов из молочной сыворотки  

Большой вклад в изучение состава, свойств, пищевой и биологической

45

ценности молочной сыворотки, а также в разработку рациональных технологических схем по ее промышленной переработке внесли академик А.Г. Храмцов и его научная школа (П.Г. Нестеренко, И.А. Евдокимов, СВ. Васи-лисин, А.А. Храмцов, С.А. Рябцева, В.Е. Жидков, К.К. Полянский и другие).

1.3.1 Состав и свойства молочной сыворотки

Разработка технологий переработки молочной сыворотки возможна на детальном анализе ее состава и свойств. Молочная сыворотка, по классификации В.Е. Жидкова, входит в обширную группу «традиционного» молочного лактозосодержащего сырья. «Нетрадиционную» группу представляют ультрафильтраты, микрофильтраты, нанофильтраты и др. [85].

Состав молочной сыворотки обусловлен видом основного продукта и технологией его получения. Выход молочной сыворотки составляет 70-80% от количества переработанного молока. Усредненный химический состав на-тивной сыворотки приведён в таблице 1.3.1.

Таблица 1.3.1 - Химический состав различных видов нативной сыворотки

При переработке в сыворотку переходят в большей или меньшей степени все компоненты молока: сухие вещества - более 50%, молочный сахар -

46

90%, белковые вещества - до 23%, минеральные соли - 80%.

В соответствии с ОСТ 10 213-97 натуральная молочная сыворотка, получаемая при выработке сыра и творога, должна соответствовать требованиям, приведённым в таблице 1.3.2.

Таблица 1.3.2 - Нормируемые показатели сыворотки

Биологическая ценность молочной сыворотки обусловлена содержа-

47

щимися в ней белковыми азотистыми соединениями, углеводами, липидами, минеральными солями, витаминами, органическими кислотами, ферментами, иммунными телами, микроэлементами.

Белковые азотистые соединения молочной сыворотки неоднородны.

Таблица 1.3.3 - Биологическая ценность белков сыворотки, полученной при выработке сыра «Советский»

По данным Н.П.

Сыворотка отличается от молока составом белков. Если в молоке представлен главным образом казеин, то в сыворотке - наиболее ценные а-

48 лактальбумин и (3-лактоглобулин. В таблице 1.3.4 приведен аминокислотный

состав указанных фракций белков.

Таблица 1.3.4 - Сравнительная биологическая ценность белков молока

Очевидно, что общее содержание незаменимых аминокислот, как в альбумине, так и в глобулине значительно выше, чем в казеине. Интегральный коэффициент биологической ценности сывороточных белков, рассчитанный по методике ФАО/ВОЗ, оценивается в 1,3 по сравнению с казеином, что указывает на необходимость обязательного включения их в рацион.

На долю (3-лактоглобулина приходится около половины всех сывороточных белков (или 7-12% общего количества белков молока).

49

до температуры выше 30°С [3-лактоглобулин распадается на мономеры, которые при дальнейшем нагревании агрегируют за счет образования дисульфид-ных связей. Денатурированный в процессе пастеризации (3-лактоглобулин образует комплексы с ае-казеином мицелл казеина и осаждается вместе с ними при кислотной или сычужной коагуляции казеина. Образование комплекса lt;ф-лактоглобулин-ге-казеин» значительно ухудшает атакуемость зг-казеина сычужным ферментом и снижает термоустойчивость мицелл казеина [66].

Вторым важнейшим белком молочной сыворотки является а-лактальбумин (его содержание составляет 2-5% общего количества белков молока), в составе которого обнаружена лактоза. Этот белок является частью лактозосинтезирующеи системы и участвует в последней стадии биосинтеза лактозы. а-Лактальбумин является гетерогенным белком. Он содержит главный компонент, имеющий два генетических варианта (молекулярная масса около 14000), а также минорные компоненты, некоторые из которых являются гликопротеидами [290,309].

В молоке а-лактальбумин тонкодиспергирован (размер частиц 15-20 нм). Он не коагулирует в изоэлектрической точке (при рН 4,2-4,5) в силу своей большой гидратированности, не свертывается под действием сычужного фермента, термостабилен. Повышенная устойчивость а-лктальбумина к нагреванию обусловлена наличием в его молекуле большого количества ди-сульфидных связей. Альбумин сыворотки крови не синтезируется в молочной железе, а поступает в молоко из крови. В молоке коров, больных маститом, содержание этой фракции увеличено [54].

Иммуноглобулины (иммунные глобулины) - в обычном молоке содержатся в очень малых количествах (1,9-3,3% общего количества белков). В молозиве они составляют основную массу (до 90%) сывороточных белков. Иммуноглобулины объединяют группу высокомолекулярных белков (глико-протеидов), выполняющих функцию антител.

50

ны, бактериолизины, преципитаты, антитоксины и др. Иммуноглобулины молока обладают резко выраженными свойствами агглютинации - склеивания микробов и других чужеродных клеток, а также шариков жира [53].

Из молозива и коровьего молока выделено три основные группы иммуноглобулинов (Иг): G, А и М. В количественном отношении преобладают иммуноглобулины группы G, главным образом HrGi и, в меньшей степени, №G2, №Gi и №G2, которые имеют молекулярную массу около 150000 и представляют собой мономеры. ИгА является димером, ИгМ - пентамером. Содержание углеводов в №G составляет 2-4%, в ИгА- 8-9%, в ИгМ - 10-12%.

Протеозо-пептоны (протеозо-пептонная фракция) - это наиболее термостабильная часть сывороточных белков. Протеозо-пептоны не осаждаются из молока при рН 4,6 после нагревания (до 95-100°С) в течение 20 минут. Они составляют около 24% сывороточных белков и 2-6% всех белков молока. Протеозо-пептонная фракция неоднородна по составу и состоит из четырех компонентов, которые называют компонентами 3, 5, 8 "быстрый" и 8 "медленный". Компонент 3 представляет собой сывороточный белок с молекулярной массой около 41000 и высоким содержанием углеводов (до 17%). Остальные компоненты являются фосфопептидами, образующимися вместе с у-казеинами при расщеплении В-казеина протеиназами молока. Содержание протеозо-пептонной фракции увеличивается в процессе длительного хранения молока при 3-5°С [310].

Состав углеводов в молочной сыворотке аналогичен составу углеводов молока. Наличие в сыворотке большого количества лактозы делает ее хорошей средой для различных типов брожений (молочнокислое, спиртовое, про-пионовокислое и другие), различающихся составом конечных продуктов. Начальным этапом всех типов брожений является расщепление лактозы под влиянием фермента лактазы ((3-галактозидазы) на глюкозу и галактозу. Далее брожению подвергается глюкоза. При молочнокислом брожении образуются, в основном, молочная кислота, а также этанол, ацетат и углекислый газ. При спиртовом брожении - в основном, этанол и углекислота, а также в неболь-

51

ших количествах другие спирты (изобутиловый, пропиловый), уксусная, припионовая и янтарная кислоты, ацетоин и диацетил. Основными продуктами пропионовокислого брожения являются пропионовая и уксусная кислоты [309, 312].

В молочной сыворотке содержится 0,45-0,50% жира, что обусловлено его содержанием в исходном сырье и технологией выработки основного продукта, а в сепарированной - 0,05-0,1%. Молочный жир в сыворотке диспергирован больше, чем в молоке, что положительно влияет на его усвояемость. Фракционный состав жировых шариков приведен в таблице 1.3.5 [318, 332]. Таблица 1.3.5 - Распределение жировых шариков по фракциям

Минеральный состав молочной сыворотки весьма разнообразен. В сыворотку переходят почти все соли, вводимые при выработке основного продукта, и соединения с поверхности оборудования. Степень перехода некоторых минеральных элементов в сыворотку при производстве сыров составляет, %: СаО - 82, MgO - 100, N20 - 100, К20 - 100, СІ- 96, S03- 93. В целом молочная сыворотка является продуктом с естественным набором жизненно важных минеральных соединений.

Кроме минеральных веществ в сыворотку почти полностью переходят водорастворимые и жирорастворимые витамины. По данным академика А.Г.Храмцова в подсырной сыворотке содержится, мкг/кг: тиамина (В] - 315, рибофлавина (Вг) ~ 1389, пиридоксина (В6) - 524, каротина - 13, аскорбиновой кислоты (С) - 500, никотиновой кислоты (РР) -140, ретинола (А) - 22, токоферола. (Е) - 227 [336].

Из органических кислот в сыворотке обнаружены молочная, лимонная, нуклеиновая и летучие жирные кислоты (уксусная, муравьинная, пропионо-

52

вая, масляная). Подсырная и творожная сыворотки различаются по ряду физико-химических свойств, что связано с технологическими особенностями выработки сыра и творога. Так, титруемая кислотность у подсырной сыворотки колеблется в пределах от 10 до 25°Т, а у творожной сыворотки - от 50 до 85°Т. Активная кислотность этих видов сыворотки в среднем составляет 6,3 и 4,4, соответственно [318].

Из ферментов в сыворотке обнаружены ферменты типа гидролаз, фос-форилаз, ферменты расщепления, окислительно-восстановительные, переноса и изомеризации [292,336].

Энергетическая ценность сыворотки несколько ниже, чем обезжиренного молока, а биологическая - примерно та же, что обуславливает целесообразность её использования в технологии продуктов диетического назначения.

Приведенные данные по составу сыворотки показывают, что она является ценным пищевым сырьем. Это обусловлено содержащимися в ней белковыми соединениями, углеводами, минеральными солями, витаминами, иммунными телами и микроэлементами.

Молочная сыворотка по усредненным данным характеризуется следующими основными свойствами: вязкость (1,55-1,66)-10-3 мПа-с; теплоемкость 4,8 кДж/кг-К; буферная емкость по кислоте 1,72 мл; буферная емкость по щелочи 2,32 мл; оптическая плотность 10%-ного раствора 0,259; мутность 0,150-0,250 см"1; температура кипения 101,5°С.