сыворотка молочная, обогащенная лактатами (варианты)

Формула изобретения

1. Сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 7% сухих веществ, из которых 5% молочной сыворотки и 2% гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция, полученная путем гидролиза пастеризованной при температуре 53-57°С молочной сыворотки в условиях культивирования Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricus при температуре культивирования от 36 до 40°С и нейтрализации образующейся молочной кислоты гидрооксидом натрия, или карбонатом аммония, или гидрооксидом кальция до достижения массовой доли лактозы не более 0,2%.

2. Сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 44% сухих веществ, из которых 32% сухих веществ молочной сыворотки и 12% сухих веществ гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция, полученная путем сгущения молочной сыворотки, полученной по п.1.

3. Сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 95% сухих веществ, из которых 68% сухих веществ молочной сыворотки и 27% сухих веществ гидрооксида кальция, полученная путем гидролиза пастеризованной при температуре 53-57°С молочной сыворотки, в условиях культивирования Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricus при температуре культивирования от 36 до 40°С, нейтрализации образующейся молочной кислоты гидрооксидом кальция до достижения массовой доли лактозы не более 0,2%, содержащая 7% сухих веществ, сгущения и сушки.

Описание изобретения к патенту

Изобретение относится к пищевой промышленности, медицине, ветеринарии и животноводству.

Известен напиток на основе ферментированной молочной сыворотки, который может быть использован в медицине и пищевой промышленности (RU, 2151515 С1, 2000 г.).

Наиболее близким аналогом изобретения является бикомпозит, представляющий собой сыворотку гидролизованную, полученную в результате ферментативного гидролиза молочной сыворотки, содержащей лактаты, галактозу и дериваты сквашивания. Известный биокомпозит получают способом, включающим ферментативный гидролиз молочной сыворотки, в условиях инкубирования молочнокислых бактерий при температуре от +28 до +42°С и рН статировании до момента гидролиза заданного количества лактозы, содержащейся в сыворотке, с постоянной нейтрализацией (RU, 2273488 С1, 2006 г.).

В качестве недостатков известного продукта следует отметить невозможность получения продукта в сухом виде из-за высокого содержания в нем лактата натрия - NaLac, который является очень гигроскопичным, вследствие чего продукт не высушивается. Кроме того, высокая концентрация натрия оказывает отрицательное влияние на биологическую безопасность продукта, в частности повышает артериальное давление.

Технический результат, на достижение которого направлено изобретение, заключается в повышении биологической ценности продукта в результате сбалансированного соотношения витаминов, минеральных веществ и аминокислот сыворотки, снижении массовой доли лактозы, улучшении технологических свойств, возможности получения сухого продукта и, как следствие этого, обеспечении увеличения сроков хранения и упрощении условий хранения и транспортировки.

Уникальность продукта заключается в том, что наряду с тем, что в продукте сохранены питательные и биологически активные вещества молочной сыворотки, продукт обогащен лактатом кальция, живыми культурами лактобактерий и их метаболитами.

Наличие сывороточных протеинов, состоящих из полного и сбалансированного набора всех незаменимых аминокислот, а также наличие аминокислот, полученных в результате направленного пролонгированного культивирования лактобактерий:

- стимулирует внутриклеточный белковый синтез, который обеспечивает рост мышц;

- способствует регенерации различных тканей организма;

- способствует синтезу большинства жизненно важных ферментов и гормонов;

- активизирует пищеварение;

- стимулирует иммунитет, так как способствует синтезу антител (иммуноглобулинов);

- улучшает сопротивляемость некоторым видам рака;

- снижает кровяное давление;

- снижает уровень холестерина в крови;

- оказывает антиоксидантное действие;

- способствует нормализации обмена веществ.

Важнейшим аспектом является обогащение продукта легкоусвояемым кальцием в виде лактата кальция - кальциевой соли молочной кислоты, что обеспечивает возможность снятия дефицита кальция в живых организмах, способствует формированию костной ткани, стабилизирует мышечную, в том числе сердечную деятельность, улучшает процесс свертывания крови, активизирует процесс передачи нервных импульсов.

Лактат кальция повышает защитные функции организма, регулирует детородную функцию, активизирует ряд ферментов, способствующих повышению перевариваемости пищи, позволяет сохранять постоянную кислотность в желудочно-кишечном тракте, снижает проявление аллергических осложнений, связанных с приемом лекарств; наличие лактата кальция обеспечивает дезинтоксикационные свойства продукта.

Полученный продукт обладает радиопротекторными свойствами - так как аналогом радиоактивного стронция является кальций, то в случае недостатка кальция в организме его место в костном аппарате занимает радиоактивный стронций, для предотвращения этого в первую очередь необходимо обогатить рацион продуктами, содержащими кальций.

Наличие живых культур лактобактерий, в том числе Lb. acidophilus, обладающих свойством легко приживаться в желудочно-кишечном тракте, обеспечивает создание биологической пленки на стенках кишечника, которая препятствует размножению патогенной микрофлоры. В результате высокая антагонистическая активность ацидофильной палочки в отношении энтеропатогенных и условно патогенных микроорганизмов вытесняет их из желудочно-кишечного тракта и создает условия для нормализации микрофлоры и функций пищеварения; улучшается процесс гидролиза и всасывания жиров, белкового и минерального обмена; оказывается положительное влияние на слизистую оболочку кишечника и ее адсорбционную способность. Под действием выделяемых лактобактериями ферментов сахара, содержащиеся в пище, ферментируются с образованием молочной кислоты. Молочная кислота в свою очередь способствует лучшему выделению желудочного сока, угнетению гнилостной микрофлоры, способствует лучшему перевариванию пищи, улучшает конверсию питательных веществ пищи. Подавление активности гнилостных и условно патогенных микроорганизмов снижает нагрузку на печень за счет уменьшения образования аминов, энтеротоксинов и других нежелательных веществ микробного происхождения.

Наличие в продукте живых лактобактерий вместе с лактатом кальция и молочной кислотой обеспечивает стабилизацию работы желудочно-кишечного тракта и оказывает положительный эффект при профилактике и лечении расстройств пищеварения, в том числе при острых пищевых инфекциях, диареи, дисбактериозе, при длительном лечении антибиотиками, при пищевой аллергии, для коррекции микрофлоры желудочно-кишечного тракта.

Полученный продукт обладает легкими антибиотическими свойствами, но в отличие от антибиотиков не убивает микрофлору кишечника, не теряет своих свойств при длительной инкубации, к нему не вырабатывается устойчивость патогенной микрофлоры.

Выраженность отдельных эффектов от применения продукта обеспечивается наличием комплекса веществ, обладающих аналогичными свойствами и/или дополняющих друг друга.

Указанный технический результат в отношении продукта по первому варианту достигается тем, что сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 7% сухих веществ, из которых 5% молочной сыворотки и 2% гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция, получена путем гидролиза пастеризованной при температуре 53-57°С молочной сыворотки в условиях культивирования Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricus при температуре культивирования от 36 до 40°С и нейтрализации образующейся молочной кислоты гидрооксидом натрия, или карбонатом аммония, или гидроксидом кальция до достижения массовой доли лактозы не более 0,2%.

Указанный технический результат в отношении продукта по второму варианту достигается тем, что сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 44% сухих веществ, из которых 32% сухих веществ молочной сыворотки и 12% сухих веществ гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция, получена путем сгущения молочной сыворотки полученной по п.1.

Указанный технический результат в отношении продукта по третьему варианту достигается тем, что сыворотка молочная, обогащенная лактатами, содержащая 95% сухих веществ, из которых 68% сухих веществ молочной сыворотки и 27% сухих веществ гидрооксида кальция, получена путем гидролиза пастеризованной при температуре 53-57°С молочной сыворотки в условиях культивирования Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricus при температуре культивирования от 36 до 40°С, нейтрализации образующейся молочной кислоты гидроксидом кальция до достижения массовой доли лактозы не более 0,2%, содержащая 7% сухих веществ, сгущения и сушки.

Цель обогащения молочной сыворотки лактатами - повышение ценности молочной сыворотки за счет увеличения степени конверсии молочного сахара (лактозы), плохо усваиваемого, в легко усваиваемые галактозу, глюкозу и лактаты с более высоким выходом целевого продукта, лактаты являются источниками энергии для живых организмов.

Лактат натрия применяется в пищевой промышленности как эффективная водосвязывающая, буферная, эмульгирующая, стабилизирующая и бактериостатическая добавка, способствующая увеличению продолжительности хранения продуктов, улучшает вкус продуктов.

Лактат аммония является предшественником сырого протеина, применяется как регулятор кислотности, улучшает качество продуктов.

Лактат кальция легко усваивается организмом человека, не раздражая слизистую оболочку желудка, является донором кальция и используется для обогащения продуктов питания кальцием, что позволяет повысить их биологическую ценность и улучшить технологические свойства продуктов.

Сыворотку молочную, обогащенную лактатами, содержащую 7% сухих веществ, из которых 5% сухих веществ молочной сыворотки и 2% сухих веществ гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция, сгущают до содержания 44% сухих веществ, из которых 32% сухих веществ молочной сыворотки и 12% сухих веществ гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция.

Содержание сухих веществ в готовом продукте 44% имеет оптимальное значение концентрации сухих веществ, влияющей на длительность хранения и свойства продукта, так как данный продукт содержит лактаты, то при концентрации сухих веществ больше 44% продукт имеет более высокое содержание влаги, что благотворно влияет на развитие патогенной микрофлоры и, как следствие, менее длительный срок хранения, при концентрации сухих веществ меньше 44% продукт имеет более плотную структуру в результате жизнедеятельности молочнокислых микроорганизмов происходит процесс кристаллизации лактатов, что затрудняет его дальнейшее использование.

Сыворотку молочную, обогащенную лактатами, содержащую 95% сухих веществ, получают в результате гидролиза пастеризованной при температуре 53-57°С молочной сыворотки в условиях культивирования Lactobacillus acidophilus и Lactobacillus bulgaricus при температуре культивирования от +36 до +40°С, нейтрализации образующейся молочной кислоты гидрооксидом кальция до момента достижения массовой доли лактозы не более 0,2%, содержащую 7% сухих веществ, сгущают, а затем сушат до содержания сухих веществ, равного 95%, из которых 68% молочной сыворотки и 27% гидрооксида кальция.

Способ получения продукта включает гидролиз молочной сыворотки. Свежую молочную сыворотку пастеризуют при температуре 53-55°С и охлаждают до температуры от +36 до+40°С, помещают в термостатирующую емкость, вносят приготовленные культуры молочнокислых бактерий (Lb. bulgaricus и Lb. acidophilus), заквашивают в течение 10-12 ч. Гидролиз осуществляется в условиях культивирования молочнокислых бактерий при поддержании постоянной температуры, значение которой лежит в пределах от +36 до +40°С, и постоянной кислотности - нейтрализации. Процесс нейтрализации образующейся молочной кислоты ведется до достижения массовой доли лактозы не более 0,2%. В качестве нейтрализатора используют гидрооксид натрия, или карбонат аммония, или гидрооксид кальция. При этом наиболее важным является то, что в результате получают продукт, содержащий 7% сухих веществ, из которых 5% молочной сыворотки и 2% гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида кальция.

Способ получения сгущенного продукта, содержащего 7% сухих веществ, производят путем выпаривания в вакуумно-выпарном аппарате до содержания сухих веществ, равного 44%. В результате получают продукт, содержащий 44% сухих веществ, из которых 32% сухих веществ молочной сыворотки и 12% сухих веществ гидрооксида натрия, или карбоната аммония, или гидрооксида натрия.

Способ получения сухого продукта дополнительно включает операцию высушивания продукта, содержащего 7% сухих веществ, путем высушивания в распылительных сушилках до содержания сухих веществ, равного 95%. Наиболее важным является то, что в результате получают продукт, содержащий 95% сухих веществ, из которых 68% молочной сыворотки и 27% гидрооксида кальция.

Пример реализации способа

Четыре литра молочной сыворотки помещают в термостат. Молочную сыворотку получают после отделения творожной массы, полученной при добавлении к молоку промышленного штамма МКБ. Для обеспечения безопасности продукта сыворотку пастеризуют при t+53-57°C 20 секунд. В охлажденную до t заквашивания от 36 до 40°С сыворотку вносят 5% (200 г) закваски. В сыворотку погружают электроды ионометра ИС-200, соединенного с автотитратором БАТ-15. Значение рН для исходной сыворотки при t+36-40°C равно 4,0. Температуру в термостате поддерживают 36-40°С.

Далее включают автотитратор, подающий 20% раствор NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄)₂СО₃ (карбоната аммония), или Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция) в количестве, достаточном для поддержания рН на уровне 7,0±0,2. Процесс культивирования продолжается до момента внесения расчетного количества NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄)₂CO ₃ (карбоната аммония), или Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция). Расход NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄ )₂CO₃ (карбоната аммония), или Са(ОН) ₂ (гидрооксида кальция) приводится ниже:

в 100 г сыворотки 4 г лактозы, при сбраживании которой образуется 16 г молочной кислоты, для нейтрализации которой требуется: 16×40/360=NaOH, т.е. 1,78 г или 2% NaOH (гидрооксида натрия) от объема сыворотки. 4HC ₃H₅O₃+4NaOH=4C₃H₅ NaO₃+4H₂O в результате реакции образуется лактат натрия, который находится в растворе, т.е. сыворотке, таким образом к 5% сухих веществ сыворотки (4%-лактозы+0,8%-белка+0,1%-жира+0,1-минеральных веществ и витаминов) мы добавили 2% сухих веществ гидрооксида натрия.

8×96/360=(NH₄)₂ CO₃, т.е. 2,13 г или 2% (NH₄)₂ CO₃ (карбоната аммония) от объема сыворотки.

2НС₃Н₅О₃+(NH₄) ₂CO₃=2(C₃H₆O₃ )·H₃N+H₂O+CO₂ в результате реакции образуется лактат аммония, который находится в растворе, т.е. сыворотке, таким образом к 5% сухих веществ сыворотки (4%-лактозы+0,8%-белка+0,1%-жира+0,1-минеральных веществ и витаминов) мы добавили 2% сухих веществ карбоната аммония.

8×74/360=Са(ОН)₂, т.е. 1,64 г или 2%Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция) от объема сыворотки.

2НС₃Н₅О₃+Са(ОН) ₂=₂(C₃H₆O₃)·Са+2Н ₂0 в результате реакции образуется лактат кальция, который находится в растворе, т.е. сыворотке, таким образом к 5% сухих веществ сыворотки (4%-лактозы+0,8%-белка+0,1%-жира+0,1-минеральных веществ и витаминов) мы добавили 2% сухих веществ гидрооксида кальция.

Для 4 л сыворотки потребуется: 1,78×4000/100=71,2 NaOH или 712 г 20% взвеси NaOH (гидрооксида натрия).

2,13×4000/100=85,2 (NH₄)₂CO₃ или 852 г 20% взвеси (NH₄)₂CO₃ (карбоната аммония).

1,64×4000/100=65,6 Са(ОН)₂ или 656 г 20% взвеси Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция).

Наиболее важным является то, что в данном примере конечное содержание сухих веществ в продукте по окончании процесса инкубирования составляет 7%, из которых 5% сухих веществ молочной сыворотки и 2% сухих веществ NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄)₂CO₃ (карбоната аммония), или Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция), как было доказано ранее. Далее продукт сгущали до содержания сухих веществ 44%, из которых 32% сухих веществ сыворотки и 12% сухих веществ NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄)₂CO ₃ (карбоната аммония), или Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция), что можно рассчитать, исходя из формулы 44×2/7=12. Содержание сахаров в готовом продукте проверяли рефрактометром, содержание аминокислот - на аминокислотном анализаторе. В продукте обнаружены аминокислоты: аргинин, валин, лизин, изолейцин, лейцин, триптофан, гистидин, треонин, фенилаланин, моно- и дисахариды: глюкоза, мальтоза, галактоза, лактоза и др. Витамины: А, Е, B ₁ В₂, В₄, B₁₂, C, РР, Д₃ и другие, а также микроферменты. Химический состав готового продукта представлен в таблице.

После сгущения продукт, содержащий лактат кальция, высушивали до содержания сухих веществ 95%, из которых 68% содержание сухих веществ сыворотки и 27% содержание сухих веществ NaOH (гидрооксида натрия), или (NH₄)₂CO₃ (карбоната аммония), или Са(ОН)₂ (гидрооксида кальция), что можно рассчитать исходя из формулы 95×2/7=27.

Полученный продукт:

- представляющий собой сыворотку гидролизованную, обогащенную лактатом натрия, обладает свойствами влагоудерживающего агента, способствующего увеличению продолжительности хранения продуктов, улучшению вкуса продуктов, синергист антиоксидантов, что позволяет его использовать в медицине и ветеринарии, пищевой промышленности и животноводстве;

- представляющий собой сыворотку гидролизованную, обогащенную лактатом аммония, обладает свойствами регулятора кислотности, предшественника протеина, что позволяет его использовать в медицине и ветеринарии, пищевой промышленности и животноводстве;

- представляющий собой сыворотку гидролизованную, обогащенную лактатом кальция, обладает свойствами иммуномодулятора, детоксикатора, антиоксиданта и консерванта, что позволяет его использовать в медицине и ветеринарии, пищевой промышленности и животноводстве.

Наименование показателей	Единица измерения	Предельное значение показателя
Активная кислотность рН	ед.	7,0
Общий белок	%	6,2
Общие липиды	%	0,1
Фосфолипиды	%	0,12
Триглицериды	%	0,22
Стерины (эргостерин)	%	0,45
Свободные жирные кислоты:
нейтральные липиды, эфиры холестерина	%	0,11
нуклеиновые кислоты	%	0,045
зола	%	1,29
Монодисахариды,	олиго и полисахариды
глюкоза	%	0,51
мальтоза	%	0,17
лактоза	%	0,21
Витамины:	мг/100 г
А		0,02
B1		0,15
B2		0,65
B4		0,19
В12		0,022
E		1,0
РР		0,61
С		0,4
Д3		0,017
Бета-каротин		0,8
Макроэлементы:	мг/100 г
Калий		4498,5
Магний		240,6
Кальций		9500
Микроэлементы:	мг/100 г
Железо		1,02
Марганец		0,65
Кобальт		0,76
Хром		0,13
Селен		0,07
Цинк		5,0
Медь		0,01
Низшие органические кислоты:
Молочная кислота	%	0,5
Лактат кальция	%	73,3
Лактат натрия	%	35
Лактат аммония	%	32