Интерес к рациональным направлениям переработки и использования молочной сыворотки в полном объеме не ослабевает до настоящего времени со стороны ученых и практиков всего мира. Это можно объяснить двумя причинами. Первая – возможность увеличения объемов пищевых ресурсов с получением гаммы различных пищевых продуктов, обладающих диетическими, профилактическими, лечебными свойствами и даже лекарственных препаратов. Вторая - более жесткими требованиями к охране окружающей среды, так как молочная сыворотка и ее компоненты, попадая бесконтрольно в природную среду, наносят ей значительный вред.

Обсуждению этих вопросов была посвящена Международная конференция по сыворотке, организованная Международной молочной федерацией и Американским национальным комитетом ММФ при спонсорской поддержке Американского Института Молочной Продукции в период 27-29 октября 1997 года в штате Иллинойс, США, г. Розмонт (Rosemond)(

На рассмотрение конференции было представлено 40 работ около 100 авторов в том числе: 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 учебные и научно-исследовательские организации: Государственный университет в Охно, Колумбус, США,

 Государственный университет в Северной Каролине, г.Рейлей, США,

Лаборатория научно-технических исследований по пищевым продуктам в г. Мельбурне, Австралия,

Лаборатория научно-технических исследований по пищевым продуктам в г.Брисбейн, Австралия,

Компьенский Технологический Университет, Франция,

Университет Альберта, г. Эдмонтон, Канада,

Нидерландский Институт молочных исследований, г. Эде, Нидерланды, Висконсинский Университет, Медисон, США,

Новозеландский Молочный Научно-исследовательский институт, Палмерсон Норт, Новая Зеландия,

Университет С. Эппендорф, г. Гамбург, Германия

Массачусетский Университет, г. Амбрхерст, США,

Отдел Цсирс по изучению питания человека, г. Аделаида, Австралия, НИИ детского здоровья, г. Северная Аделаида, Австралия,

Кейс Вестерн Гезев Университет, г. Кливленд, США,

Корнелевский Университет, г. Итака, США,

ЦСИРО, отдел пищевой науки и технологии, г. Хайст, Австралия,

Молочный Исследовательский Центр (СТЕЛЛА), Университет Лаваль, Квебек, Канада,

Некоторые коммерческие фирмы и компании:

Фирма Вестфалия сепаратор, г. Оелде, Германия,

«Сывороточная продукция Боркула», г. Боркуло, Нидерланды,

«Молочные продукты Новой Зеландии (Северо-Американский филиал) «Инк», Санта Роуз, Калифорния, США,

Сельское хозяйство и сельскохозяйственные пищевые продукты Канады, Сант-Хайасинт, Квебек, Канада,

Кооперативный Исследовательский Центр стимулирования роста мышечных тканей и их восстановления, г. Аделаида, Австралия и другие организации.

В работах, рассмотренных на Конференции, основное внимание уделено следующим проблемам.

1. Состояние индустрии переработки сыворотки на пути в 21-й век. Маркетинг сывороточной продукции в Европе, Северной Америке, Тихоокеанском побережье.

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. Систематизация и анализ представленных на Конференцию работ позволяет составить реальную картину состояния и тенденций переработки и пользования молочной сыворотки в большинстве развитых стран мира.

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 21-й 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 потребность в отдельных компонентах вызывает интерес. В других странах, например в Исландии, сыворотку потребляют «как таковую» или в составе ароматизированных напитков.

Одним из несомненных достижений последних 30 лет считается расширение, с 6 до 20 и более, 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 21 веке увеличится «дробление» сыворотки с целью использования всех составных компонентов.

Для полного использования молочной сыворотки и исключения попадания ее в окружающую природную среду расширяется выработка, пищевых высокобелковых продуктов для питания детей, пожилых людей, атлетов и других слоев населения.

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 используется для производства молочного сахара и некоторых напитков.

Пристальное внимание уделено исследованиям рынка, при этом можно выделить различные пути использования лактозы в зависимости от степени ее чистоты: фармацевтика, химия, пищевые продукты, корма, ферментация и удобрения. В связи с ограничениями из-за загрязнения окружающей среды, промышленность уходит от использования сыворотки в качестве удобрений. В настоящее время считается более стабильной ситуация с ферментацией лактозы: производство спирта и дрожжей. Применение в химической промышленности может вырасти в значительный рынок сбыта в ближайшем будущем. 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 протеина в настоящее время широко применяются такие мембранные процессы, как обратный осмос и ультрафильтрация. Используются спиральные модули с комбинированными и полиэфирсульфоновыми мембранами, а процесс ведут при низких температурах.

Относительно новый процесс – нанофильтрация использоваться для частичной деминерализации и удаления некоторых низкомолекулярных органических компонентов сыворотки.

Промышленное использование микрофильтрации все еще ограничено, возможности применения многочисленны.

Уже более 20 лет для деминерализации сыворотки ( до 90% и выше) применяется метод ионообмена, а также электродиализа, превращая, таким образом, 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. Достижение положительного отношения к сыворотке и продуктов на ее основе в пищевом промышленности являются 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 направляется на производство кормов для животных: свиней, телят, собак, кошек и др. Например, Американская молокоперерабатывающая промышленность 1995 году, 47% молочной сыворотки, производимой в США, направила на корм животным. В настоящее время, благодаря повышению потребления сыворотки при производстве продуктов питания человека этот показатель несколько снизился, однако использование сыворотки для животноводства остается устойчивым

Повышенный интерес проявляется к производству молочного сахара и производных лактозы: лактулозы, гидролизованной лактозы, талактоолигосахаридов, лактитола, лактобионовой кислоты с последующим их использованием в пищевой промышленности, лечебных и фармацевтических продуктах.

Значительное внимание уделяется галактосахарам как важному компоненту функциональных пищевых продуктов, которые способствуют хорошей работе пищеварительного тракта. Галактосахара не перевариваются и не всасываются в тонком кишечнике. Попадая в толстую кишку, где происходит ферментация под действием полезных бактерий, что приводит к положительным результатам. Галактоолигосахариды - превосходный исходный пункт при составлении рецептуры здоровой пищи.

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. Кроме этого, разработано несколько новых направлений использования, например, производство моющих средств, для косметики, личной гигиены, защиты от коррозии и т. п.

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.

Потребление пищевых антиоксидантов положительно коррелированно с профилактикой таких болезней, как рак и атеросклероз. Исследования проведенные в лаборатории Массачусетского Университета (США), показали, что водорастворимые компоненты антиоксидантов присутствуют в ультрафильтрационном пермеате с низкой молекулярно массой, полученном из молока или сыворотки.

Производство спирта (этанола) из молочной сыворотки большого распространения не получило.

Особое внимание уделяется исследованиям по использованию компонентов молочной сыворотки в медицине, при лечении различных заболеваний (ВИЧ-инфицированные больные, атеросклероз, онкологические и желудочно-кишечные заболевания, при залечивании ран, уход 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 питания организма у пациентов при стрессах, играет антиокислительную роль, увеличивая глутатион в тканях, и возможно, вследствие этого, оказывает ингибиторное влияние на рост некоторых типов опухолей. Сывороточный белок - результат нового лечения, которое предлагает значительную пользу с точки зрения питания, снимает часть забот с хирургов, проводящих операции по поводу рака в области шеи и головы.

Кратко излагаем некоторые из этих работ.

В Австралии (Пиес Р.д. и др.) запатентована технология твердогo жира для производства мясопродуктов в основе которого сывороточные белки, богатые бета-лактоглобулином. Это 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. Его разрешено использовать для получения этого заменителя, сывороточные белок подвергается тепловой обработка 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 (Хашим П. и Шаверон Г.) проведены успешные исследования по использованию трех уровней концентратов сывороточного белка (35,75 и 90 % белка) в различных концентрациях в белом шоколаде. Добавление этих белков улучшало питательное качество без ухудшения вкусовых достоинств, реологических и технологических свойств продукта.

В Германии (Гёрлинг К. Д. И др.) изучен, разработан и практически осуществлен процесс производства лактобионовой кислоты и ее солей в промышленном масштабе, начиная с лактозы, представляющий собой простой одноступенчатый процесс. Кроме уже известного применения лактобионовой кислоты, главным образом в области фармацевтики в качестве ингредиента с целью сохранения растворов, применяемых для трансплантированных органов, разработано несколько новых областей ее применения.

В частности, в области моющих средств, косметики, продукции личной гигиены, защиты от коррозии и др.

В Германии (Штрохмайер В.) изучает лактулозу, получаемую из молочного сахара, как стимулятора роста бифидобактерий, (фактор Bifidus) приводящий к положительному изменению микрофлоры кишечника, а такие оказывающий| положительное влияние при консервативном лечении некоторых форм болезни печени и помогает восстановлению здоровья после приступов сальмонеллеза.

Надо сказать, что к производству лактулозы как бифидогенному фактору проявляют в настоящее время большое число стран мира: Япония, Италия, Индия, Нидерланды, США, Египет, Россия и др.

В Канаде (Лакруа С.) в последнее время растет интерес к производству бактериоцина пищевого качества из сывороточного пермиата. Процесс осуществляется в реакторе с использованием иммобилизированных клеток молочнокислых бактерий, выделенных из сыра. Бактериоцины – белковые антимикробные соединения с бактериостатической активностью. Может использоваться как пищевой концентрат в плавленых сырах и консервах. Биоконсерванты из сыворотки (лактоферрин, лактоперексидаза) изучались также в Нидерландах (Куссендрагер К.Д.) с целью их использования в пищевых продуктах, специальных кормах, косметике и д.р.

В США (Декер Э.А, и др) исследовалась антиоксидантная активность низкомолекулярных водорастворимых компонентов ультрафильтрата молочной сыворотки с целью профилактики таких болезней как сак и атеросклероз, а также с целью увеличения сохранности некоторых продуктов.

В Канаде (Бунус Г.) проводили исследования по использованию изолятов сывороточного белка с целью усиления иммунитета ВИЧ-инфицированных больных. Клинические эксперименты на детях, больных СПИДом дали положительные результаты.

Противораковое действие диетических сывороточных протеинов было подтверждено работами ряда специалистов Австралии (Смитерс Д.У. и др.) при опытах на лабораторных животных. Проводятся разработки пищевых продуктов для клинических испытаний на людях.

В США (Чмель Д.Ф.) проведены исследования, показавшие противоопухолевое действие диетического сывороточного бедна для пациентов с онкологическими заболеваниями головы и шеи 9как для профилактики опухолей, так и против укоренившейся опухоли). В ША (Горвит Р.С., и Спитсберг В. Л.) также проведены исследования по противораковым свойствам белков, содержащихся в оболочках шариков молочного жира сыворотки .

В Австралии (Реджестер Д.О. и др.) на основе белков подсырной сыворотки разработан клинический сывороточный экстракт фактора роста из сыворотки, который положительно влияет при кишечных заболеваниях и для заживления ран.

В Японии (Хароу Негиши, Хидео Отомо и др.) компания разработала серию косметической продукции для детей, включая мыло и лосьон, содержащие фракции сыворотки с низкой молекулярной массой (минеральные вещества сыворотки), полученной из изолята сывороточного белка сладкой сыворотки. Эта косметическая продукция применялась для лечения детей с атрофическими дерматитами. Эффективность лечения изучалась в ходе клинических экспериментов. Как результат, эти продукты были признаны безопасными и полезными для пациентов.

Фракция сыворотки с низкой молекулярной массой (минеральные вещества сыворотки), используемая в косметике, может быть получена из побочного продукта производства концентрата сывороточного белка или изолята сывороточного белка из сладкой сыворотки. В настоящем исследовании изучали использование в косметике полученного из побочного продукта от изолята сывороточного белка комплекса минеральных веществ. Их добавили к основной косметике для женщин, и эту косметику продавали через косметическую компанию, технически связанную с нашей компанией. Более того, компания разработала серию косметической продукции для детей, включая мыло и лосьон содержащие этот комплекс. Эта косметическая продукция применялась для лечение детей с атрофическими дерматитами, эффективность лечения атрофических дерматитов изучалась в ходе клинических экспериментов, Как результат, эти продукты были признаны безопасными и полезными для пациентов - детей с атрофическими дерматитами.

Контрольные вопросы и задания к главе 6

1. Охарактеризуйте в целом основные направления переработки молочной сыворотки за рубежом.

2. Перечислите основные направления переработки молочной сыворотки.

3. Разновидности напитков на основе молочной сыворотки.

4. Расскажите о напитках из концентратов; их преимущества и недостатки.

5. Охарактеризуйте кисломолочные напитки с использованием сыворотки.

6. Пивоподобные напитки из молочной сыворотки.

7. Расскажите о производстве спирта из молочной сыворотки.

8. Перечислите направления использования компонентов молочной сыворотки в производстве пищевых продуктов за рубежом.

9. Расскажите о желированных продуктах из молочной сыворотки.

10. Расскажите об использовании компонентов молочной сыворотки в кондитерской промышленности.

11. Расскажите об использовании молочной сыворотки при изготовлении мороженного.

12. Охарактеризуйте в целом направления использования молочной сыворотки в кормлении сельскохозяйственных животных.

13. Для каких видов сельскохозяйственных животных используется молочная сыворотка?

14. В каком виде молочная сыворотка может использоваться в корм сельскохозяйственным животным?

15. Перечислите нетрадиционные направления использования молочной сыворотки.

16. Расскажите о новых направлениях использования компонентов молочной сыворотки.

17. В чем основные отличия переработки молочной сыворотки за рубежом по сравнению с нашей страной?

Глава 7