Технологии

Низколактозное молоко для детского питания

И.В. Чумакова
к. т. н., ФГАНУ «ВНИМИ»
Лактазная недостаточность (ЛН) – неспособность организма продуцировать фермент β-галактозидазу, под действием которой лактоза расщепляется на две составляющие ее молекулы: глюкозу и галактозу.
19.10.2019

При лактазной недостаточности расщепление лактозы идет другим путем  с накоплением токсичных метаболитов (ацетальдегид, ацетоин, белковые токсины и т. д.), которое приводит к возникновению целого комплекса заболеваний: нарушению деятельности ЖКТ, аллергическим проявлениям, боли в горле, головной боли и др. После исключения из рациона продуктов, содержащих лактозу, – молочных продуктов и блюд, приготовленных с их использованием, – симптомы лактазной недостаточности исчезают. Само по себе исключение из рациона лактозы не является большой проблемой, ее можно заменить другими видами углеводов. Но проблема в том, что лактоза является неотъемлемой частью молока – уникального источника комплекса необходимых нутриентов – белков,  жиров, минеральных веществ, витаминов. Для детей дошкольного и школьного возраста молоко – это источник основных пищевых веществ, необходимых для полноценного роста, физического и интеллектуального развития. Особенно это важно для новорожденных детей, для которых молоко является единственным источником питания. 

2019-10-19.png

Поэтому создание безлактозных и низколактозных молочных продуктов – это способ сделать доступным употребление молока для детей с частичной или полной лактазной недостаточностью. Следует отметить, что проблемы лактазной недостаточности – это не аллергия на молоко, которая подразумевает выработку организмом антител на высокомолекулярные компоненты молока (определенные виды белков), а только недостаток фермента, утилизирующего лактозу. Попытки создания молока и молочных продуктов с пониженным уровнем лактозы предпринимаются давно. В частности, для детей с ЛН смеси для вскармливания составляли из отдельных специально подготовленных молочных компонентов, освобожденных от лактозы. Молочный белок – в виде изолятов, казецитов; молочный жир получали в виде топленого молочного жира, многократно промытого водой для удаления остатков лактозы. Отдельно добавляли минералы, витамины, ориентируясь на состав женского молока. Наиболее распространенный современный метод – ферментативное расщепление лактозы. Большинство ведущих производителей пищевых функциональных компонентов имеют в своем ассортименте высококачественные ферментные препараты бета-галактозидазы, получаемые микробиологическим путем. При ферментном методе в присутствии β-галактозидазы молекула дисахарида лактозы разделяется на два моносахарида: молекулу глюкозы и молекулу галактозы. По своей биологической роли глюкоза имеет наибольшее значение среди углеводов. 

Глюкоза является той структурной единицей (мономером), из которой построены все важнейшие полисахариды – гликоген, крахмал и целлюлоза (клетчатка). Глюкоза быстро всасывается в ЖКТ и поступает в кровь, а затем – в клетки различных органов и тканей. Галактоза – не только источник энергии, но и строительный материал. Галактоза входит в состав клеток головного мозга. Каждый углевод имеет свои физико-химические и органолептические показатели. Глюкоза и галактоза обладают бóльшим коэффициентом сладости по сравнению с исходным углеводом – лактозой. Поэтому в процессе ферментации лактозы увеличивается сладость молока. Другое изменение в свойствах продукта происходит по показателям осмоляльности продукта, т.к. разные углеводы создают в растворах разные уровни осмоляльности. Осмоляльность (или осмолярность) раствора обусловлена концентрацией углеводов и минеральных веществ, которые создают определенное осмотическое давление у стенок желудка. Повышенное осмотическое давление в кишечнике стимулирует обратное всасывание воды в его просвет и может вызвать диарею. Пример такого воздействия – избыточное потребление фруктозы может вызвать расстройство кишечника, поэтому ее ограничивают в детских молочных продуктах – не более  5 г/100 г продукта. Для молочных смесей для питания детей раннего возраста осмоляльность не должна превышать 320 мОсм/кг. Осмоляльность молока составляет 270–290 мОсм/кг. Осмоляльность растворов глюкозы и галактозы больше, чем у раствора лактозы. Поэтому по мере ферментации лактозы на глюкозу и галактозу осмоляльность молока увеличивается. При исходном содержании лактозы 4,7 % осмоляльность безлактозного молока составляет 402–408 мОсм/кг. Из графика видно, что для сохранения осмоляльности безлактозного молока на уровне 300–320 мОсм/кг содержание лактозы в молоке перед ферментацией должно быть снижено до уровня 3,0–3,2 %, или степень гидролиза молока не должна превышать 60 %.

Частично удалить лактозу из молока позволяет применение ультрафильтрационного разделения молока. Фирма «Валио» применяет комбинированный метод, частично используя ультрафильтрацию и ферментирование. Преимуществом такого метода является некоторое первоначальное снижение общего уровня лактозы в молоке и, как следствие, отсутствие избыточной сладости и сохранение осмоляльности на уровне исходного молока. При прохождении через мембраны молоко разделяется на концентрат, в котором остаются высокомолекулярные вещества (белки, жиры), и пермеат, содержащий низкомолекулярные вещества (лактоза, минеральные вещества, водорастворимые витамины, свободные аминокислоты и др.). При этом происходит перераспределение минеральных веществ, витаминов и других низкомолекулярных веществ молока, находящихся в водной фазе, между получаемым концентратом и пермеатом. Перераспределение низкомолекулярных веществ происходит неодинаково в зависимости от форм их присутствия в молоке. Так, 22 % кальция связано с казеином молока, остальное количество присутствует в растворимой и коллоидной формах, которые и перераспределяются между концентратом и пермеатом, магний на 80 % связан с казеином и т. д. Полученный УФ-концентрат молока восстанавливают водой до исходных значений содержания белка и жира, при этом дополнительно снижается содержание минеральных веществ, витаминов и др. На рис. 2 графически представлен сравнительный минеральный состав молока с исходным уровнем лактозы 4,7 % до и после мембранной обработки до достижения содержания лактозы 3,2 %. 

2019-10-19 (1).png


Таким образом, при производстве молока с пониженным содержанием лактозы с применением метода мембранного разделения молочного сырья необходимо дополнительное обогащение продукта минеральновитаминными комплексами. Схема технологического процесса производства низко- и безлактозного молока приведена на рис. 3. 

2019-10-19 (2).png


В соответствии с приведенной схемой осуществляется процесс получения как низколактозного, так и безлактозного молока. При этом степень снижения лактозы в низколактозном молоке регулируется степенью УФ-концентрирования исходного молока. Применение ультрафильтрации при производстве низко- и безлактозного молока рационально для крупных предприятий, оснащенных соответствующим оборудованием, и при значительных объемах производства, главным образом, ультрапастеризованного молока. Для небольших объемов производства, характерных для большинства региональных производителей детских молочных продуктов, оптимальным остается ферментный способ получения низко- и безлактозного молока. При этом, как упоминалось, оптимальным для лучшего усвоения продукта является степень гидролиза лактозы 50–60 %. Следует отметить, что усвоение лактозы в организме ребенка в определенной степени зависит от скорости переваривания продукта. С медицинской точки зрения, продукты с достаточной массовой долей жира перевариваются медленнее, и утилизация лактозы происходит наиболее полно. В настоящее время разработана нормативная документация на производство низко- и безлактозного молока, отвечающего требованиям, установленным техническими  регламентами Таможенного союза  ТР ТС 033/2013 «О безопасности молока и молочной продукции»  и ТР ТС 021/2011 «О безопасности пищевой продукции» для продуктов детского питания. ТУ 10.86.10-057-29057618–2019 «Молоко низко- и безлактозное для питания детей дошкольного и школьного возраста» предназначено для выпуска ультрапастеризованного или стерилизованного молока с массовой долей жира 1,5; 2,0, 2,5; 3,2 %.

Снижение содержания лактозы осуществляется ферментативным способом. Молоко может быть обогащено комплексами витаминов в соответствии с физиологическими потребностями детского организма: • двумя витаминами (А, D3); • четырьмя витаминами (А, Е, D3, В6) или (А, С, В1, В6); • шестью витаминами (С, В1, В6, РР, фолиевая кислота, В12). ТУ 10.86.10-053-00419785–2019 «Молоко пастеризованное низко- и безлактозное для детского питания» предназначены для выпуска продукта как для детей раннего возраста, так и для дошкольников и школьников. Молоко может быть обогащено комплексами витаминов, а также минеральными веществами: кальцием с витамином D3, микроэлементами (железо, цинк, йод), пребиотическими веществами (комплекс инулинна с витаминами) в соответствии с физиологическими потребностями детей соответствующей возрастной группы. Технология производства пастеризованного низко- и безлактозного молока ферментным способом позволит рентабельно вырабатывать небольшие объемы продукта для ограниченного контингента детей, нуждающихся в специализированном питании, а также обогатить их рацион биологически активными веществами, необходимыми для нормального роста и развития.


Источник: журнал "Переработка молока".