Полисахарид-контролируемая кристаллизация лактозы в сгущенном молоке с сахаром

Введение: Одной из основных проблем при хранении сгущенного молока с сахаром является процесс образования органолептически ощутимых кристаллов лактозы более 10 мкм. Для предотвращения этого порока широко зарекомендовала себя технология внесения мелкокристаллической лактозной затравки, обеспечивающая получение качественного продукта. Однако, указанная традиционная технология энергозатратна, требует больших производственных площадей и металлоёмкого оборудования в виде вакуум-кристаллизаторов. В этой связи остаются актуальными исследования альтернативных подходов, препятствующих спонтанной кристаллизации лактозы при производстве сгущенного молока с сахаром

Цель: Целью данного исследования является создание композиции полисахаридов для предотвращения формирования органолептически ощутимых кристаллов лактозы в сгущенном молоке с сахаром

Материалы и методы: В качестве материалов применяли коммерческие образцы сухого обезжиренного молока, сахара, полисахаридов и сухого гидролизата сывороточных белков. В работе использовали методы ротационной вискозиметрии, электронной микроскопии и метод сорбционно-емкостного определения связанной воды

Результаты: В работе представлены данные о влиянии отдельных полисахаридов, а также их комплексов на процесс кристаллизации лактозы в концентрированных молочных системах с сахаром о формировании устойчивой структуры матриксов, отражающие способность оказывать как положительное, так и отрицательное воздействие гидроколлоидов на процесс кристаллизации лактозы и изменения динамической вязкости. Для многокомпонентных комплексных систем, содержащих карбоксиметилцеллюлозу, альгинат натрия, камедь тары, камедь рожкового дерева и гуммиарабик, установлен как эффект синергизма, заключающийся в межмолекулярном взаимодействии полисахаридов и замедлении спонтанной кристаллизации лактозы, так и эффект антагонизма, проявляющийся в увеличении размеров кристаллов

Выводы: Композиция, содержащая камедь тары, карбоксиметилцеллюлозу и гуммиарабик, показала наиболее ярковыраженные свойства к ингибированию роста кристаллов лактозы, а также высокие тиксотропные свойства. В практическом аспекте применение данной комплексной добавки для производства сгущенных молочных продуктов с сахаром методом восстановления сухих компонент может заменить классический процесс внесения затравки мелкокристаллической лактозы, а, соответственно, снизить энерго- и металлоемкость процесса кристаллизации лактозы в продукте

1. Варганов, В. А. (2008). Стабилизаторы «СТМ». Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья, (3), 206–213.

2.

3. Виноградова, Ю. В. (2018). Теоретические и практические аспекты процесса кристаллизации лактозы в производстве сгущенных молочных консервов с сахаром. Молочнохозяйственный вестник, 3(31), 79–90.

4.

5. Галстян, А. Г., Илларионова, Е. Е., Радаева, И. А., Туровская, С. Н., Червецов, В. В., & Петров, А. Н. (2012). Новый национальный стандарт на вареное сгущенное молоко с сахаром. Молочная промышленность, (8), 36–37.

6.

7. Гнездилова, А. И., & Куренкова, Л. А. (2014). Реологические характеристики консервированного молочного продукта со сложным углеводным составом. Молочнохозяйственный вестник, 1(13), 56–63.

8.

9. Голубева, Л. В., Пожидаева, Е. А., & Матвиенко, А. А. (2020). Формирование состава молокосодержащих консервов с сахаром. Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством, 1(1), 130–133. https://doi.org/10.37442/978–5-6043854–1-8–2020-1–130-133

10.

11. Косова, И. А. (2010). Молокосодержащий продукт «Мастер Сгущёнов». Молочная промышленность, (10), 54–55.

12.

13. Писарева, Е. В. (2016). Исследование стабилизационных систем для сгущенных молочных консервов. Ползуновский вестник, (1), 29–33.

14.

15. Радаева, И. А. Гордезиани, В. С., & Шулькина, С. П. (1986). Технология молочных консервов и заменителей цельного молока: Справочник. Агропромиздат.

16.

17. Радаева, И. А., Илларионова, Е. Е., & Туровская, С. Н. (2020). К вопросу изучения микроструктурных изменений молочных консервов в процессе длительного хранения. Инновационные технологии обработки и хранения сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов: Сборник научных трудов ученых и специалистов к 90-летию ВНИХИ (с. 445–452). Амирит.

18.

19. Рябова, А. Е., Галстян, А. Г., Малова, Т. И., Радаева, И. А., & Туровская, С. Н. (2014). К вопросу о гетерогенной кристаллизации лактозы в технологиях сгущенных молочных продуктов с сахаром. Техника и технология пищевых производств, 1(32), 78–83.

20.

21. Рябова, А. Е., Хуршудян, С. А., Семипятный, В. К. (2018). Совершенствование методологии оценки консистенции продуктов, склонных к спонтанной кристаллизации сахаров. Пищевая промышленность, 12, С. 74–76.

22.

23. Туровская, С. Н., Галстян, А. Г., Петров, А. Н., Радаева, И. А., Илларионова, Е. Е., Семипятный, В. К., & Хуршудян, С. А. (2018). Безопасность молочных консервов как интегральный критерий эффективности их технологии. Российский опыт. Пищевые системы, 2(1), 29–54. https://doi.org/10.21323/2618–9771-2018–1-2–29-54

24.

25. Фатьянов, Е. В., Царьков, И. В., & Тё, Р. Е. (2011). Влияние водных растворов углеводов на активность воды. Молочная промышленность, (12), 52–53.

26.

27. Червецов, В. В., & Гнездилова, А. И. (2011). Интенсификация процессов кристаллизации при производстве молочных продуктов. Россельхозакадемия.

28.

29. Arbuckle, W. S. (1986). Ice cream (4th ed.). Springer Science+Business Media. https://doi.org/10.1007/978–1-4615–7222-0

30. Bayarri, S., González-Tomás, L., & Costell, E. (2009). Viscoelastic properties of aqueous and milk systems with carboxymethyl cellulose. Food Hydrocolloids, 23(2), 441–450. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2008.02.002

31. Ben Said, L., Gaudreau, H., Dallaire, L., Tessier, & M., Fliss, I. (2019). Bioprotective culture: A new generation of food additives for the preservation of food quality and safety. Industrial Biotechnology, 15(3), 138–147.

32. https://doi.org/10.1089/ind.2019.29175.lbs

33. Das, D., Linn, S., Sormoli, M. E., & Langrish, T. A. G. (2013). The effects of WPI and Gum Arabic inhibition on the solid-phase crystallisation kinetics of lactose at different concentrations. Food Research International, 54(1), 318–323. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2013.07.038

34. Fakhreeva, A. V., Gusakov, V. N., Voloshin, A. I., Tomilov, Y. V., Nifant’ev, N. E., & Dokichev, V. A. (2016). Effect of sodium-carboxymethylcellulose on inhibition of scaling by calcium carbonate and sulfate. Russian Journal of Applied Chemistry, 89(12), 1955–1959. https://doi.org/10.1134/s1070427216120053

35. Gao, X., Guo, C., Hao, J., Zhao, Z., Long, H., & Li, M. (2020). Adsorption of heavy metal ions by sodium alginate based adsorbent-a review and new perspectives. International Journal of Biological Macromolecules, 164, 4423–4434. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.046

36. Ghorbani Gorji, E., Waheed, A., Ludwig, R., Toca-Herrera, J. L., Schleining, G., & Ghorbani Gorji, S. (2018). Complex Coacervation of Milk Proteins with Sodium Alginate. Journal of Agricultural and Food Chemistry, 66(12), 3210–3220. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.7b03915

37. Keogh, M. K., Lainé, K. I., & O’Connor, J. F. (1996). Rheology of sodium caseinate-carrageenan mixtures. Journal of Texture Studies, 26(6), 635–652. https://doi.org/10.1111/j.1745–4603.1996.tb00987.x

38. Malkaj, P., Pierri, E., & Dalas, E. (2005). The crystallization of Hydroxyapatite in the presence of sodium alginate. Journal of Materials Science: Materials in Medicine, 16(8), 733–737. https://doi.org/10.1007/s10856–005-2610–9

39. Pirsa, S., & Hafezi, K. (2023). Hydrocolloids: Structure, preparation method, and application in food industry. Food Chemistry, 399, 133967. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.133967

40. Portnoy, M., & Barbano, D. M. (2021). Lactose: Use, measurement, and expression of results. Journal of Dairy Science, 104(7), 8314–8325. https://doi.org/10.3168/jds.2020–18706

41. Prajapati, V. D., Jani, G. K., Moradiya, N. G., Randeria, N. P., Nagar, B. J., Naikwadi, N. N., & Variya, B. C. (2013). Galactomannan: A versatile biodegradable seed polysaccharide. International Journal of Biological Macromolecules, 60, 83–92. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2013.05.017

42. Sánchez-García, Y. I., Gutiérrez-Méndez, N., Salmerón, I., Ramos-Sánchez, V. H., Leal-Ramos, M. Y., & Sepúlveda, D. R. (2021). Mutarotation and solubility of lactose as affected by carrageenans. Food Research International, 142, 110204. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110204

43. Smykov, I., Gnezdilova, A., Vinogradova, Y., Muzykantova, A., & Lyamina, A. (2019). Cooling curve in production sweetened concentrated milk supplemented with whey: Influence on the size and microstructure of lactose crystals. Food Science and Technology International, 25(6), 451–461.

44. https://doi.org/10.1177/1082013219830494

45. Sutton, R. L., & Wilcox, J. (1998). Recrystallization in model ice cream solutions as affected by stabilizer concentration. Journal of Food Science, 63(1), 9–11. https://doi.org/10.1111/j.1365–2621.1998.tb15663.x

46. Takeuchi, H., Yasuji, T., Yamamoto, H., & Kawashima, Y. (2000). Temperature- and Moisture-Induced Crystallization of Amorphous Lactose in Composite Particles with Sodium Alginate Prepared by Spray-Drying. Pharmaceutical Development and Technology, 5(3), 355–363.

47. https://doi.org/10.1081/pdt-100100551