Технология молока и молочных продуктов. Функциональные продукты. Лабораторный практикум для студентов вузов

11

Таблица 2

Физико-химические показатели кисломолочных напитков

Примечание: Допускается в отдельных единицах упаковок отклонения в массовых долях: жира 0,1 %, сахарозы 0,5 %.

12

Ферментированные напитки являются самым технологичным продуктом для создания новых видов функциональных продуктов, поскольку введение в них новых функциональных ингредиентов не представляет большой сложности. Обогащенные витаминами, микроэлементами, пищевыми волокнами, напитки могут использоваться для предупреждения сердечнососудистых и желудочно-кишечных заболеваний, рака и других болезней, а также интоксикаций разного вида.

В России созданы кисломолочные продукты «Тонус», «Эвита», которые сквашивают закваской, состоящей из пропионовокислых, уксуснокислых бактерий и молочнокислых мезофильных ароматобразующих стрептококков.

Создана технология кисломолочного напитка «Целебный», где используется закваска на чистых культурах пропионовокислых бактерий. Напиток «Целебный» содержит высокое количество клеток пропионовокислых бактерий и витамина В12, что дает возможность решить проблему дефицита витаминов группы В.

Очень актуален бифи-кефир, обогащенный специально подобранным комплексом бифидокультур. Его регулярное употребление - это профилактика таких заболеваний, как дисбактериоз (нарушение баланса кишечной микрофлоры) и гиповитаминоза (дефицит витаминов). Бифи-кефир улучшает процесс пищеварения, нормализует кишечную микрофлору, снижает риск развития дисбактериоза. Аналогичное действие оказывает питьевой йогуртовый продукт «Имунеле», обогащенный лактокультурами L. Casei и L. Rhamnosus.

Важное место занимают работы по созданию функциональных продуктов питания на основе обезжиренного молока, пахты, молочной сыворотки. При этом решаются не только вопросы создания продуктов функционального назначения, но и проблемы рациональной и эффективной переработки молочного сырья на пищевые цели, защиты окружающей среды. В этом направлении хотелось бы остановиться на следующей разработке – кисломолочном напитке «Бифидопахта». Ферментация пахты заквасочными микроорганизмами, включая бифидобактерии и ацидофильную палочку, позволили создать кисломолочный продукт с высокой

13

пищевой и биологической ценностью, хорошими вкусовыми характеристиками и обладающий лечебно-профилактической эффективностью в отношении желудочно-кишечных заболеваний.

В поддержании здоровья важнейшую роль играет микробиоценоз, т.е. совокупность совместно обитающих нормальных представителей микрофлоры организма. Присутствие бифидо- и лактобактерий в необходимом количестве в кишечнике - ключевой фактор защиты от проникновения в него патогенных микроорганизмов, так как молочнокислые микроорганизмы вырабатывают биологически активные и подобные антибиотикам вещества и тем самым оказывают антагонистическое действие по отношению к патогенной и гнилостной микрофлоре.

Известно, что «здоровый» кишечник обеспечивает высокую работоспособность, хорошую память и сон, пониженный риск возникновения инфекционных и онкологических заболеваний. При дисбактериозе - нарушении состава и количества микрофлоры кишечника - в нем начинают преобладать не свойственные здоровому человеческому организму микробы, которые вырабатывают в результате своего метаболизма токсичные соединения: фенол, индол, скатол, крезол, аммиак, сероводород, меркаптаны. Некоторые из этих веществ могут служить причиной возникновения онкологических заболеваний.

Патогенные микроорганизмы вызывают нарушение всасывания аминокислот, жирных кислот, углеводов, витаминов. Продукты жизнедеятельности условно-патогенной микрофлоры снижают дезинтоксикационную способность печени, подавляют регенерацию слизистой кишечника, приводят к развитию диареи. Нарушения микрофлоры сопутствуют заболеваниям органов пищеварения в целом.

Дисбактериоз обнаруживается почти у всех больных с патологиями желудочно-кишечного тракта. Характерные изменения при этом - уменьшение уровня бифидобактерий, лактобактерий, нормальной кишечной палочки. Дисбактериоз может привести к экземе, бронхиальной астме, раку толстой кишки, сахарному диабету, интоксикации, циррозу печени, авитаминозу, аллергии, иммунодефициту, плохому усвоению минераль-

14

ных веществ и, как следствие, остеохондрозу и рахиту, болезням внутренних органов, полиартритам.

В70-х г.г. ХХ в. в России, благодаря применению пробиотиков, возникла возможность борьбы с дисбактериозом.

Специалистами пищевой промышленности разработан ряд продуктов с лечебно-профилактическими свойствами, нормализующих кишечную микрофлору. Так, бифидобактерии играют огромную роль в поддержании здоровья человека благодаря своей метаболической деятельности. При их недостатке рекомендуется употребление в пищу молочных продуктов, обогащенных живыми клетками бифидофлоры. Но, к сожалению, этот способ не является высокоэффективным, так как бифидобактерии - анаэробные микроорганизмы, т.е. бактерии, живущие

вбескислородной среде, весьма чувствительны к кислой среде и температурным воздействиям. Кроме того, молоко - неблагоприятная среда для их развития. И наконец, бифидобактерии, занимают весьма определенную экологическую нишу в биоценозе кишечника «хозяина».

Но есть иной подход как к производству функциональных молочных продуктов, так и к способу воздействия на микрофлору кишечника. Этот подход базируется на свойствах некоторых пищевых материалов, которые полностью или частично не подвержены процессу метаболизма в верхних отделах желудоч- но-кишечного тракта из-за отсутствия специфических ферментов и способны достигать в неизмененном виде толстого кишечника, являясь питательной средой (источником углерода и энергии) для бифидофлоры. Данные вещества называются бифидогенными, а метод воздействия с их помощью на микрофлору кишечника считают методом поддержки.

Вотличие от метода интервенции, когда чужие бифидобактерии внедряются в организм «хозяина», при методе поддержки делается ставка на собственные («родные») бифидобактерии человека, пусть дажеи находящиеся в угнетенном состоянии.

Всвязи с этим на помощь отечественным исследователям пришел зарубежный опыт использования в пищевой промышленности не только пробиотиков, но и пребиотиков.

Пребиотики – это не перевариваемые в верхних отделах пищеварительного тракта человека ингредиенты немикробного

15

происхождения, способные оказывать благоприятный эффект на здоровье человека за счет избирательной стимуляции роста и метаболической активности бактерий (лактобактерий, бифидобактерий) в толстом отделе кишечника человека (бифидогенные факторы).

Для того чтобы компонент пищи был классифицирован как пребиотик, он не должен подвергаться гидролизу пищеварительными ферментами, а также адсорбироваться в верхних отделах пищеварительного тракта, но должен являться субстратом для бифидобактерий и лактобактерий, заселяющих толстый кишечник человека. В качестве пребиотиков обычно используют олигосахариды, сахарные спирты, пептиды, гликозиды, минеральные вещества, некоторые витамины.

Олигосахариды представляют собой углеводы, в состав которых входит от 2 до 10 остатков моносахаридов, которые связаны между собой гликозидными связями. Существует несколько классов не перевариваемых олигосахаридов:

-из остатков фруктозы - фруктоолигосахариды, в том числе инулин;

-из остатков глюкозы - глюкоолигосахариды;

-из остатков галактозы - галактоолигосахариды;

-олигосахариды из растительных клеточных стенок, бобов сои, молочной сыворотки, медового сиропа, хлопковых семян, различных зерен.

Фруктоолигосахариды являются низкомолекулярными углеводами, состоящими из 3-10 молекул моносахаридов, из которых, по крайней мере, две являются молекулами фруктозы. Встречаются фруктоолигосахариды в артишоках, луке репчатом, чесноке, кукурузных хлопьях, овсяной крупе, ржи, цикории, пиве. Свойствами пребиотиков обладают инулин, галактоолигосахариды, раффиноза (содержится в фасоли). Компоненты пищевых волокон - пектин, гемицеллюлоза - также обладают свойствами пребиотиков.

Фруктоолигосахариды вызывают более чем 10 – кратное повышение уровня бифидобактерий и лактобактерий в кале и значительное уменьшение количества клостридий и энтеробактерий. В свою очередь, повышение уровня бифидобактерий и

16

лактобактерий приводит к подавлению роста и размножения сальмонелл, листерий, кампилобактеров, шигелл и вибрионов.

Небольшое количество олигосахаридов обнаружено в молоке всех млекопитающих. Человеческое грудное молоко содержит около 130 различных олигосахаридов, действующих как своего рода растворимые пищевые волокна. Олигосахаридам грудного молока принадлежит ряд защитных функций, определяющих преимущества грудного вскармливания. Они повышают уровень бифидобактерий и действуют на рН содержимого толстой кишки.

Пребиотики не относятся к лекарственным препаратам.

Внастоящее время общепризнанным в мире, наиболее изученным и востребованным бифидогенным пищевым материалом – пребиотиком является лактулоза. Вследствие метаболических превращений она улучшает функционирование желудочно-кишечного тракта, стимулирует иммунные реакции. Идею технологии молочных продуктов с лактулозой можно представить как формулу «из молока в молоко».

Лактулоза впервые была синтезирована и описана Хадсоном и Монтгомери в 1929 г. Получили ее при исследовании структуры дисахаридов путем термообработки лактозы щелочным раствором.

В1948 г. Ф. Петуэли и Ж. Кристан выделили из женского молока вещество, активизирующее рост бифидобактерий, и, не зная его строения, определили как бифидус-фактор. Считается, что первые попытки использования лактулозы в медицинской практике относятся к 1951 г., когда бифидус-фактор применили для лечения детей с энтеритами. И только в 1957 г., спустя почти 30 лет после открытия Хадсона и Монтгомери, Ф. Петуэли определил химическое строение бифидус-фактора как углевода из группы дисахаридов и назвал его лактулозой.

Лактулоза - химический изомер лактозы, относится к классу олигосахаридов, является синтетическим дисахаридом, состоящим из одной молекулы галактозы и одной молекулы фруктозы, соединенных β - гликозидной связью.

Международное не патентуемое название лактулозы - 4-0- β-галактопиранозил-D-фруктоза. Брутто-формула: C12H22O11. Молекулярная масса равна 342,3.

17

Лактулоза представляет собой белое кристаллическое вещество, не имеющее запаха, хорошо растворимое в воде. Она имеет сладкий вкус и в 1,5 раза слаще лактозы. Является продуктом глубокой переработки молока: производится из молочного сахара - лактозы. Так как лактулоза хорошо растворяется в воде, она обычно применяется в форме сиропа. Лактулозу производят методом трансформации щелочного раствора лактозы.

Данный дисахарид не встречается в природе, в связи с чем у человека отсутствует дисахаридаза, способная расщеплять его до соответствующих моносахаридов. Принятая внутрь лактулоза практически не метаболизируется и не всасывается в тонкой кишке, поэтому поступает в толстую кишку в неизмененном виде. Под влиянием дисахаридазсахаролитической микрофлоры (бифидо- и лактобактерии) лактулоза, как и другие не перевариваемые углеводы, гидролизируется до моносахаридов и, в конечном итоге, до короткоцепочечных карбоновых кислот алифатического ряда. Эта метаболическая цепь превращения лактулозы с образованием избыточного количества короткоцепочечных карбоновых кислот ответственна за ее терапевтические эффекты при ряде заболеваний органов пищеварения, и в первую очередь при запорах и печеночной энцефалопатии.

Лактулоза относится к классу веществ - пребиотиков, то есть она:

-не расщепляется пищеварительными ферментами в верхних отделах желудочно-кишечного тракта (ЖКТ);

-в неизмененном виде достигает нижних отделов ЖКТ (толстой кишки);

-избирательно стимулирует рост и развитие защитной (полезной) микрофлоры кишечника - бифидобактерий, лактобактерий и др.

Многолетние исследования лактулозы установили, что она обеспечивает ряд положительных для здоровья факторов:

-активизирует жизнедеятельность Bifidobacterium и подавляет развитие вредных бактерий, в том числе лектиназоположительных клостридий, включая Clostridium pеrfinges и Bacteroidaceae;

18

-подавляет или уменьшает количество токсичных метаболитов (аммиака, скатола, индола, крезола и др.) и вредных ферментов (β - глюкоронидазы, нитроредуктазы, азоредуктазы);

-способствует стимулированию абсорбции минералов (кальция) и, как следствие, укреплению костей;

-облегчает запор посредством связывания воды и улучшает функционирование кишечника благодаря разложению под действием бифидобактерий кишечника до короткоцепочечных кислот (уксусной, пропионовой, молочной, масляной), которые снижают рН кишечника, повышают осмотическое давление и влажность содержимого толстой кишки, улучшают перистальтику;

-стимулирует функции печени благодаря подавлению токсических метаболитов, облегчает протекание печеночной интоксикации, что дезорганизует центральную нервную систему

ихарактеризуется психиатрическими и неврологическими расстройствами, которые могут прогрессировать от легких психических заболеваний до комы;

-ингибирует образование вторичных желчных кислот;

-обладает антиканцерогенным эффектом, который связан с активизацией иммунной системы клетками бифидобактерий, компонентами клеточных стенок и межклеточными компонентами.

Многочисленные исследования лактулозы доказали ее лечебные и профилактические свойства, что стимулировало внедрение лактулозы как в фармацевтическую, так и в пищевую промышленность.

Сегодня известно более 50 препаратов лактулозы, производимых различными фармацевтическими компаниями. В большинстве стран мира препараты лактулозы отпускаются в аптеках без рецепта врача, что свидетельствует о всеобщем признании безопасности лактулозы.

Пищевые продукты, обогащенные лактулозой, впервые появились в Японии в 80-х гг. прошлого века. Компания

Morinaga Milk Industry Co. вот уже более 30 лет производит мо-

лочные продукты, обогащенные лактулозой. И сегодня, бесспорно, только Япония может претендовать на лидирующие позиции в использовании лактулозы в молочной промышленности.

19

Японское министерство здоровья и благосостояния еще в 1992 г. рассмотрело и идентифицировало 12 классов ингредиентов пищевых продуктов, способствующих улучшению здоровья нации. Включение лактулозы в этот «золотой список», гарантирующее ко всему прочему правительственную поддержку, разумеется, активизировало производителей. И сегодня известная Morinaga Milk Industry Co. производит большое количество молочных продуктов содержащих лактулозу и пользующихся популярностью не только в Японии, но и во Франции, Германии и других странах.

При этом «Morinaga Milk Industry Co.» диверсифицирует свои продукты по возрастным категориям потребителей. Так, принимая во внимание исследования, свидетельствующие, что детское питание с лактулозой влияет на организм ребенка аналогично действию женского молока, был разработан и предложен рынку продукт LF-P «Infant formula» с содержанием 0,5 % лактулозы.

Важное значение также придается потреблению молочных продуктов, обогащенных лактулозой, в ежедневной диете стареющего населения Японии, которое по продолжительности жизни находится на первом месте в мире («Sawayaka milk» с содержанием 4 % лактулозы).

Кроме Японии, продукты детского питания с лактулозой производятся во Франции («Альфалак»), в Чехии («Релактан»), Швеции («Семпербифидус») и др. Мировой объем производства лактулозы еще в 1990 г. был равен 20 тыс.

В 2000 г. лактулозосодержащие пищевые продукты появились и в России. Сегодня более 50 молочных заводов выпускают молочные продукты (кефир, ряженку, сметану, молоко, творог и др.), обогащенные лактулозой.

Вырабатывается молоко питьевое «Российское», кефир, другие кисломолочные продукты, обогащенные концентратом лактулозы «Лактусан».

Кроме того, лактулоза применяется в ветеринарии, в качестве кормовой добавки («Ветелакт»), обеспечивающей профилактические свойства кормов.

20

Применение лактулозы в косметологии в качестве ингредиента разного рода кремов обеспечивает защиту от кожного дисбактериоза.

Во ВНИИ детского питания создан сухой молочный продукт, обогащенный лактулозой «Бифилак». Продукт прошел клиническую апробацию, получены положительные результаты.

Во ВНИМИ создан кисломолочный продукт с лактулозой «Бимол-А».

ВСеверо-Кавказском ГТУ (Ставрополь) еще в 80-х гг. разработана технология получения бифидогенных кормовых добавок с лактулозой «Бикодо».

Внастоящее время российские компании производят широкий ассортимент концентратов лактулозы для пищевой и фармацевтической промышленности: сироп лакто-лактулозы, лактулозу пищевую, концентрат лактулозы, концентрат «Лактулак 1», «Лактулак 2», «Лактулак 3», углеводный модуль «Алкософт», «Лактусан», «Лактусан С», продукт «Биталакт», «Лаэль», «Лазет» и др. Технология производства лактулозы и продуктов на ее основе зависит от вида перерабатываемого сырья, состава

исвойств вырабатываемых продуктов.

Клинические исследования отечественных препаратов лактулозы доказали их высокую бифидогенность и гепатопротективные свойства.

В качестве добавок к функциональным продуктам могут использоваться комбинации пробиотиков и пребиотиков - синбиотики, которые оказывают максимальный физиологический эффект и положительно воздействуют на организм, улучшая выживаемость в кишечнике живых бактериальных добавок, избирательно стимулируя рост и активацию метаболизма эндогенных лактобактерий и бифидобактерий. При производстве синбиотических продуктов активизируется развитие бифидобактерий, усиливается антагонистическая активность микрофлоры закваски.

Интерес к продуктам, направленным на нормализацию состава или повышение биологической активности нормальной микрофлоры кишечника, увеличивается с каждым годом. Эксперты ММФ называют их «продуктами здоровья» и считают, что в XXI в. эти продукты будут занимать наибольший объем в