Технологии

Низколактозные кисломолочные продукты

Н. А. Тихомирова, д-р техн. наук, Б.Т. Нгуен
ФГБОУ ВО «Московский государственный университет пищевых производств
Низколактозные молочные продукты в настоящее время имеют широкую и растущую привлекательность для здоровья потребителей. Изучен рынок низколактозных продуктов, обоснованы сырьевой состав и способ производства низколактозного кисломолочного продукта на примере низколактозной творожной пасты с папайей. Исследован процесс гидролиза лактозы и определены оптимальные параметры процесса гидролиза.  Низколактозная творожная паста с папайей позволит расширить ассортимент  существующей линейки функциональных продуктов питания и увеличить промышленные объемы производства кисломолочных творожных продуктов
02.10.2020

На протяжении последних десятилетий в мире сложилась устойчивая тенденция снижения доли углеводов в рационе питания современного потребителя независимо от возраста, пола, страны проживания. Характерно, что данная тенденция четко прослеживается во всем ассортименте молочных продуктов. При этом увеличивается интерес к молочным продуктам со сниженной массовой долей лактозы (молочного сахара) и безлактозным. Связано это со сложившейся общемировой тенденцией в питании населения и ростом числа населения, не переносящего лактозу. Общеизвестный факт, что на усвоение лактозы влияют генетический фактор и эволюционный характер формирования пищеварительной системы человека. Поэтому объяснима непереносимость лактозы у населения, проживающего на Африканском континенте и в Юго-Восточной Азии. 

Другая значимая причина – общая контаминация питания, воды, окружающей среды, в том числе бессистемное и частое потребление антибиотиков в виде лекарственных средств и в составе некоторых продуктов питания. Пищевая непереносимость является серьезной проблемой для современного потребителя, что стимулирует рост производства низко- и безлактозных продуктов. Под непереносимостью лактозы принято считать снижение способности человека переваривать лактозу – углевод, содержащийся в молочных продуктах. Лактоза в пищеварительной системе гидролизуется в тонком кишечнике до глюкозы и галактозы с помощью фермента лактазы (β-галактозидаза). У здоровых новорожденных детей этот фермент – типичный представитель пищеварительной системы, которая стимулируется при грудном вскармливании. В процессе взросления его активность может снижаться по ряду причин. Поэтому неудивительно, что среди взрослых до 75 % населения мира не переносят лактозу. 

Однако в некоторых популяциях отмечается синтез лактазы на протяжении всей жизни – и в зрелом, и старческом возрасте [1]. С древних времен человек употреблял в пищу молоко домашних животных, и у каждой нации сформировался свой ассортимент молочных продуктов, причем ферментированных, так как на протяжении тысячелетий это был единственный доступный способ увеличения сроков хранения молочных продуктов. Среди них наиболее распространены кисломолочные продукты, в первую очередь национальные простокваши, творога и сыры. Под действием кисломолочной микрофлоры происходит гидролиз лактозы, и в готовых кисломолочных продуктах массовая доля снижается на 10–20 %, а в некоторых видах сыров, например с длительным сроком созревания, вообще приближается к нулю. Поэтому ферментированные молочные продукты легко усваиваются и традиционно считаются диетической и лечебно-профилактической пищей, что подтверждается на протяжении 4000 лет [2].

На современном этапе существует целый спектр технических и технологических способов снижения лактозы в молоке и молочных продуктах: ферментативный гидролиз, баромембранная обработка, получение продуктов искусственной комбинацией компонентов и др. Искусственная комбинация компонентов известна около ста лет и связана непосредственно с производством детского и лечебного питания. Баромембранную обработку (ультрафильтрация, диафильтрация) стали применять с 70-х гг. прошлого века, когда баромембранная технология начала использоваться в пищевой промышленности. В 1970-х гг. были получены первые коммерческие ферменты для гидролиза лактозы, что послужило толчком для использования ферментативного гидролиза в производстве низко- и безлактозных молочных продуктов, которые, в соответствии с ТР ТС 033/2013, должны содержать лактозы не более 1 г/100 мл и не бо-лее 0,001 г/100 мл продукта, соответственно. Пионером в производстве безлактозных молочных продуктов стала финская компания Valio, которая берет свое начало с молочных арте-лей, организованных отцом молочно-го дела России Н.В. Верещагиным. 

После запуска в 2001 г. в Финляндии первого в мире завода по производству безлактозного молока компания приступила к разработке полного ас-сортимента продуктов для местных рынков и лицензированию технологии по всему миру. Особенность технологического процесса, разработанного компанией Valio, состоит в том, что основным этапом в производстве безлактозного молока является ультрафильтрация, в результате которой из молока удаляется часть лактозы, затем добавляется фермент лактаза, гидролизирующий остаточную лактозу. При этом сладость конечного продукта не выражена, так как концентрация лактозы на стадии гидролиза уже снижена [5]. В процессе гидролиза дисахарид лактоза расщепляется на глюкозу и галактозу, благодаря чему продукт приобретает сладкий вкус. Для низкожирных видов молочных продуктов это становится положительным фактором, так как придает характерный молочный вкус и увеличивает «полноту» органолептического восприятия. 

Однако в некоторых случаях сладкий вкуснизко- и безлактозного молока снижает его потребительские свойства. К ключевым игрокам на рынке безлактозных продуктов можно отнести следующие компании: Arla Foods; GCMMF (Amul); OMIRA Oberland Milchverwertung Ravensburg; Parmalat; McNeil Nutritionals; LLC (Lactaid) с сотнями брендов и широким ассортиментом низко- и безлактозных продуктов. По виду безлактозных молочных продуктов мировой рынок условно можно разделить на следующие продукты: питьевое молоко, йогурт и кисломолочные продукты (кефир, творог и т.п.), сгущенное молоко, сухое молоко, мороженое, масло и спреды, сыр, продукты (смеси) для питания детей, сливки и крем. Структура современного ассортимента на мировом рынке низко- и безлактозных продуктов представлена на рис. 1. 


2020-10-03.png

Ожидается, что в сегменте молока будет наблюдаться относительно высокий рост в течение среднесроч-ного прогнозируемого периода из-за увеличения спроса на мировом рынке [3]. В последние годы качество и ассортимент продукции в сегменте низко- и безлактозной молочной продукции значительно возросли, предложив потребителям более привлекательные продукты. Увеличение количества инноваций в безлактозных молочных продуктах привело к увеличению пользы для здоровья, предлагаемой безлактозными молочными продуктами, что представляет собой ключевые возможности роста на рынке безлактозных молочных продуктов. 

К числу инновационных продуктов можно отнести безлактозные молочные продукты с пробиотиками, пребиотиками и синбиотиками. Например, Activia – это йогурт с пробиотиками, представленный компанией Danone Company S.A. (Франция), компания The Coca-Cola Company (США) под своим брендом Fairlife LLC представила безлактозное молоко с Омега-3. Предполагается, что эти инновации будут стимулировать рост рынка функциональных продуктов питания. Согласно отчету, рынок безлактозных продуктов оценивается в 12,1 млрд долл. США в 2020 г. и, по прогнозам, достигнет 18,4 млрд долл. США к 2025 г., при этом среднегодовой темп роста составит 8,7 % в стоимостном выражении [6]. Такие факторы, как растущее осознание непереносимости лактозы среди потребителей во всех регионах мира и растущий спрос на низко- и безлактозные продукты, по прогнозам, будут стимулировать рост отрасли производства низко- и безлактозных продуктов. 

Продажи безлактозных продуктов значительно выросли в Европе и США в последние годы из-за увеличения случаев самодиагностики непереносимости лактозы среди потребителей. Анализ сегмента мирового рынка низко- и безлактозных продуктов представлен на рис. 2. Анализ диаграммы показывает, что на мировом рынке безлактозных молочных продуктов доминируют США и Канада. Присутствие большого числа игроков отрасли и наличие в регионе инновационных линий безлактозных молочных продуктов стимулируют рост рынка этих стран. Европа занимает второе место на мировом рынке безлактозных молочных продуктов. По оценкам, прогресс в технологиях производства и растущая распространенность непереносимости лактозы среди демографических групп Европы увеличивают размер регионального рынка. Вероятно, Азиатско-Тихоокеанский регион будет самым быстрорастущим рынком безлактозных продуктов в течение прогнозируемого периода. Это объясняется значительным ростом экономики в странах региона, быстро растущей урбанизацией ростом спроса на продукты премиум-класса и здоровую пищу, напитки, а также усилением вестернизации потребительских диет. 

В связи с этим на кафедре технологии и биотехнологии продуктов питания животного происхождения ФГБОУ ВО «МГУПП» проводится работа по созданию низколактозной творожной пасты с папайей для населения Вьетнама. Целью работы являются обоснование состава и разработка технологии низколактозного продукта из национального сырья для восполнения белково-энергетического дефицита, а также дефицита витамина А и с учетом культурно-этнических особенностей и традиций питания во Вьетнаме. Вьетнам имеет давнюю историю, поэтому блюда являются традиционными, самобытными. Именно культурные, этнические, исторические и климатические характеристики определяют уникальные характеристики вьетнамского питания. Во Вьетнаме исторически мало потребляли молоко сельскохозяйственных животных, поэтому существует национальная непереносимость коровьего молока из-за лактозы. При этом последние полвека молочная промышленность во Вьетнаме активно развивается и производит питьевое молоко и сливки, плавленые сыры и йогурт. При дефиците полноценного животного белка в рационе населения моло-ку и молочным продуктам отводится важное значение. 

Поэтому разработка низколактозной творожной пасты с папайей является актуальной социально-экономической задачей. Для ферментативного гидролиза лактозы в творожной пасте был проведен скрининг коммерческих препаратов лактазы и был отобран фермент «Maxilact-2000», получаемый из дрожжей Kluyveromyces lactis, который производится компанией DSM Food Specialties (Нидерланды) [7, 8]. Основные результаты исследования представлены в виде графических зависимостей степени гидролиза от массовой доли фермента «Maxilact-2000» и температу-ры, продолжительности процесса гидролиза (рис. 3, 4).

2020-10-03 (1).png

В результате проведенных исследований нами определены оптимальные параметры для производства низколактозной творожной пасты, которые составили: температура – 37±2 °С, длительность гидролиза – 4,0±0,5 ч, рациональная концентрация фермента – 0,16±0,02 %. Разработана рецептура продукта, включающая 10 % пюре папайи. В соответствии с разработанной технологической схемой творожная паста получается из творога, полученного раздельным способом с последующим внесением пастеризованного пюре папайи, охлаждением и расфасовкой в потребительскую упаковку. 

Пищевую ценность низколактозной творожной пасты с папайей оценивали по интегральному скору. Для обеспечения 10 % энергетической ценности среднестатистического потребителя во Вьетнаме порция разработанного продукта должна составлять около 300 г. Сравнивая степень удовлетворения суточной потребности организма в рекомендуемых ВОЗ пищевых компонентах, т. е. интегральные скоры, можно сделать вывод о том, что разработанная низколактозная творожная паста с папайей богата белками, витаминами и минеральными веществами. Она восполняет 33 % суточной потребности белков, 15 % – жиров, 29 % – витамина С, более 23 % – витамина В2, около 18 % – витамина РР, а также более 40 % суточной потребности кальция, что очень актуально для вьетнамского населения. 

Разработанная рецептура и способ получения низколактозной творожной пасты с папайей позволят обеспечить население Вьетнама, испытывающего трудности с перевариванием лактозы, необходимыми питательными веществами, присутствующими в молочных продуктах, а именно белками, витаминами и микроэлементами, а также расширить ассортимент существующей линейки функциональных продуктов питания. 

Литература:

1. Nissim S. The Interrelationships between Lactose Intolerance and the Modern Dairy Industry / S. Nissim, L. Gabriel, M. Uzi // Global Perspectives in Evolutional and Historical Backgrounds. Nutrients. – 2015; 7(9), 7312–7331.

2. Непереносимость лактозы [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. – Режим доступа: https://ru.wikipedia.org/wiki/ Непереносимость_лактозы (дата обращения: 01.09.2020).

3. Lactose Free Dairy Products Market: Global Industry Analysis (2012–2016) and Opportunity Assessment (2017–2027) – Future Market Insights.

4. Тихомирова Н.А. Низколактозные и безлактозные молочные продукты в условиях импортозамещения / Н.А. Тихомирова // Переработка молока. – 2016. – No 2. – С. 28–30.

5. Безлактозное молоко [Электронный ресурс]: Википедия. Свободная энциклопедия. – Режим доступа:https://ru.wikipedia.org/wiki/Безлактоз-ное_молоко (дата обращения: 01.09.2020).

6. Lactose-Free Products Market by Type (Milk, Cheese, Yogurt, Ice-cream, Confectionery products), Form (Lactose-free, No added sugar/ Reduced sugar claims, Reduced lactose), Category (Organic, Inorganic), and Region – Global Forecast to 2025.

7. Калинина Е.Д. Исследование влияния массовой доли β-галактозидазы и продолжительности процесса на гидролиз лактозы молока / Е.Д. Калинина, А.В. Гаврилов, Р.А. Филонов // Известия сельскохозяйственной науки Тавриды. – 2015. – No 2 (165). – С. 98–103.

8. Zolnere K. The comparison of commercially available β-galactosidases for dairy industry: review / K. Zolnere, I. Ciprovica // Research for rural development 2017. – Vol. 1. – P. 215–222.

Источник: журнал "Переработка молока". 2020. № 10.