Получение пищевого белка

 
  Белки обезжиренного молока могут быть выделены с более высоким выходом (на 7—21% выше, чем казеин) и иметь более высокую биологическую ценность, если обезжиренное молоко предварительно нагреть, например, в течение 1—20 мин при 85—95°С для денатурации сывороточных белков, а затем соосадить их с казеином, добавляя при 55—70°С кислоту до pH 4,6—5,6 или же соли кальция при pH 5,8—6,0. Получаемые продукты называют ко преципитатами молочных белков. Они содержат до 96% белков обезжиренного молока. Процесс получения копреципитатов был впервые разработан в СССР П.Ф. Дьяченко и получил широкое распространение. Функциональные свойства молочных копреципитатов регулируют варьированием режима нагревания и охлаждения, pH, количества добавляемых солей кальция, а также добавлением к копреципитату перед сушкой мета- или полифосфатов. Так, добавление к ко преципитатам полифосфата натрия в количестве 0,5—3%, а также карбоната натрия или щелочей позволяет получать продукты с варьируемой степенью набухания частиц или же растворимые в водных средах. В других случаях копреципитаты диспергируют в обезжиренном молоке, сыворотке или пахте, иногда совместно с растительными белками, и сушат. Некоторые условия получения копреципитатов белков молока и состав продуктов показаны в табл. 27. Режимы производства копреципитатов, их выход, состав и функциональные свойства существенно различаются.

 
  Концентраты и изоляты белков обезжиренного молока можно получить более эффективным путем и с лучшими функциональными свойствами. Для этого белки обезжиренного молока концентрируют методом безмембранного осмоса. 
 Промышленные методы переработки молочной сыворотки еще более разнообразны, чем методы переработки обезжиренного молока. Состав сыворотки зависит от условий ее получения (табл. 28).

 

 
  Различают два основных типа молочной сыворотки. Так называемую сладкую сыворотку получают при производстве сыров путем осаждения казеина с помощью реннина или других подобных ферментов при pH выше 5,6. Кислую сыворотку получают при производстве различных казеинов и творога осаждением казеина кислотой при pH ниже 5,1. Объем выпуска молочной сыворотки в мире в 1980 г. составил около 75 млн. т при производстве сыров, а при производстве казеина — около 4,8 млн. т. При этом 1 т сыра или казеина отвечает соответственно выпуску в среднем 8 и 25 т жидкой молочной сыворотки. Сыворотка содержит около половины всех пищевых веществ цельного молока, в том числе около 20% белков. Концентрация сухих веществ составляет в среднем 65 г/л (см. табл. 26 и 29), из которых 70—80% приходится на лактозу, 8—13% на белок и 8—12% на минеральные соли и водорастворимые витамины.

  Наиболее простой, но в то же время, по-видимому, наименее экономически эффективный метод переработки сыворотки заключается в ее сушке с последующим использованием в качестве пищевых добавок. Сушка молочной сыворотки — сложный и дорогой процесс. Ее желательно осуществлять в мягких условиях при температуре не выше 70°С, с тем чтобы не вызывать денатурацию белка, не снижать его функциональных свойств, а также минимизировать взаимодействие белков с углеводами, приводящее к снижению биологической ценности белка. Сухую сыворотку используют в хлебопекарной, кондитерской промышленности, для производства смесей для детского питания, а также для мыловарения. Направляемую на кормовые нужды сыворотку обычно применяют в качестве питательной среды, содержащей лактозу, для выращивания кормовых дрожжей. При этом удается повысить содержание в сыворотке белка. 
Экономически более рациональная переработка сыворотки предусматривает ее фракционирование с частичным или же близким к полному разделением компонентов. Для отделения лактозы, минеральных солей и выделения белка используют методы ультрафильтрации, электродиализа, ионного обмена, гель-фильтрации, сорбции, осаждения белка в виде комплексов с полиэлектролитами и др. (табл. 29).

 
  Для получения лактозы сыворотку предварительно концентрируют, повышая содержание сухих веществ до 50—60%, охлаждают и после отделения выделившейся кристаллической лактозы сушат на распылительной сушилке, получая концентрат белка сыворотки с 30%-ным и выше содержанием белка. Электродиализ сыворотки и ее обработка катионо- и анионообменными смолами позволяет снизить (на 10—90%) содержание в ней солей и после сушки получить продукт с повышенным содержанием белка и лактозы. Деминерализованную сыворотку используют для получения кристаллической лактозы и выделения белка. 
 Широкое применение при переработке сыворотки получили методы обратного осмоса и ультрафильтрации (табл. 30).

 
  Для ускорения процесса улирафильтрации и снижения микробиологической обсемененности продуктов сыворотку предварительно стерилизуют или пастеризуют (15 с при 80°С и pH 5,5), вызывая одновременно частичную денатурацию белка. Предложено предварительно повышать pH сыворотки до 7,0—8,0 с целью осаждения солей кальция (апатитов), добавлять флокулянты или предварительно концентрировать сыворотку до 20—25%-ного содержания сухих веществ методом обратного осмоса или вакуумной выпарки. Сушка ультрафильтрационного концентрата позволяет получать продукты, содержащие 35—85% белка. Концентрирование белка методом ультрафильтрации обычно ведут до соотношения белка и сухих веществ, равного 0,65, так как при дальнейшем концентрировании быстро повышается вязкость ультрафильтрационного концентрата. На ультрафильтрационную очистку и концентрирование приходится около 40% стоимости получаемых концентратов белка сыворотки.

  В 1981 г. около 7—8% мирового объема сыворотки было переработано методом ультрафильтрации. В США работало 46 крупных промышленных установок для ультрафильтрации молочной сыворотки общей мощностью 14 тыс. м3 сыворотки в день, в Австралии и Новой Зеландии - 7 заводов, в странах Западной Европы — около 20 заводов. В последнее время широко развито производство сыров на базе ультрафильтрационных концентратов молочной сыворотки. 
 Для получения концентратов и изолятов белка молочной сыворотки используют различные приемы (см. табл. 29). Изоляты белка сыворотки производят как осаждением белка из свежеполученной сыворотки с последующей его промывкой, так и после частичного отделения лактозы и минеральных солей. В основном используют два метода выделения белка: осаждение белка в ИЭТ после его термоденатурации и осаждение белка ниже ИЭТ в виде комплексов с анионными полисахаридами. Термоденатурация позволяет выделить в ИЭТ до 45—80% белка молочной сыворотки, или 4,8—8,3 кг белка на 1 м3 сыворотки. Для получения лактоглобулина сыворотку нагревают при 90—120°С и pH 7,0—8,0 в течение нескольких минут, затем охлаждают и осаждают около 75% белка сыворотки при добавлении кислоты до pH 4,5—4,6. 
 Промышленность производит изолят белка сыворотки (в основном лактоглобулин) с 95%-ной чистотой, нагревая молочную сыворотку при pH 6,0 в течение 8 мин при 120°С, осаждают белок при pH 4,5 и промывают при той же величине pH от со-осажденных минеральных солей и лактозы. Благодаря очень высокой биологической ценности лактоглобулина его можно широко использовать для обогащения различных пищевых продуктов. Так, учитывая высокое содержание лизина, его применяют для обогащения хлеба. 
 Предложено также растворять в молочной сыворотке растительные белки и затем соосаждать их при нагревании с белками сыворотки, варьируя тем самым выход, состав, функциональные свойства и биологическую ценность получаемых изолятов (копреципитатов) белка. 
Другой прием выделения белков молочной сыворотки заключается в их комплексообразовании с анионными полисахаридами и другими полиэлектролитами. Чаще всего применяют мета- и полифосфаты, карбоксиметилцеллюлозу, альгинаты и пектины. При pH 2,5 полифосфат натрия в концентрации 0,5% способен связывать в виде нерастворимого комплекса больше белка молочной сыворотки, чем его осаждается при действии трихлоруксусной кислоты. Благодаря высокой эффективности этот метод пригоден не только для осаждения белка из сыворотки, но и для очистки от белка стоков молочных предприятий. Так, для выделения белка из молочной сыворотки вводят в деминерализованную сыворотку при 55 °С поли- и гексаметафосфат натрия в количестве 3% — 90 г/л и кислоту до pH 3,5. Получают осадок, содержащий 70-85% белка, 10—15% лактозы и 10—20% минеральных солей. Его отделяют с помощью центрифуги, промывают водой и сушат. Способ позволяет выделить до 70—90% белка молочной сыворотки.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Заключение.