Углич, Россия
Углич, Россия
Молочная сыворотка, являясь побочным продуктом производства, представляет собой ценный ресурс, содержащий до 50 % питательных веществ исходного молока. Современные методы ее переработки решают три ключевые задачи: максимальное извлечение ценных компонентов (сывороточных белков, лактозы, минеральных веществ), минимизация экологической нагрузки и расширение областей промышленного применения. Ультрафильтрация позволяет концентрировать белки (до 80 % сухого вещества), нанофильтрация обеспечивает деминерализацию и концентрирование (до 18–20 % сухого вещества), а обратный осмос позволяет сконцентрировать молочную сыворотку до массовой доли сухих веществ 18–20 %. Ионообменная хроматография дополняет эти методы, обеспечивая фракционирование белковых компонентов для фармацевтических целей. Сущность электрохимической обработки заключается в создании концентрации анионов и катионов, которая соответствует изоэлектрической точке коагуляции белков, посредством пропускания электрического тока через молочную сыворотку, находящуюся между электродами, разделенными ионопроницаемой мембраной. Ферментативный гидролиз открывает возможности для получения биоактивных пептидов с доказанными антиоксидантными, антимикробными и гипотензивными свойствами. Каждый из этих методов обладает определенными преимуществами и ограничениями. Например, мембранные процессы требуют тщательной предварительной подготовки молочной сыворотки. Недостатком мембранных методов считается явление концентрационной поляризации, термические методы отличаются высокой энергоемкостью, а ферментативные зависят от активности и стабильности ферментных препаратов. Комбинирование методов позволяет достигать глубокой степени переработки и селективного выделения целевых фракций из молочной сыворотки. Совершенствование технологий переработки молочной сыворотки открывает новые возможности для ее рационального использования, способствуя переходу к экономике замкнутого цикла в молочной отрасли. В данной статье рассматриваются различные методы обработки молочной сыворотки, их эффективность, преимущества и перспективы внедрения для последующего широкого применения в промышленных целях.
молочная сыворотка, методы переработки, мембранные технологии, центрифугирование, деминерализация, ферментативный гидролиз
1. Гаврилов, Г. Б. Пути рационального использования молочной сыворотки / Г. Б. Гаврилов, Э. Ф. Кравченко // Сыроделие и маслоделие. 2013. № 2. С. 10–13. https://elibrary.ru/pwwmot
2. Jelen, P. Whey-based functional beverages / P. Jelen // Functional and speciality beverage technology. Ed. by P. Paquin – Cambridge: Woodhead Publishing, 2009. – P. 259–280.
3. Гаврилов, Г. Б. Мембранные процессы для переработки молока и сыворотки / Г. Б. Гаврилов, Э. Ф. Кравченко, В. Г. Гаврилов // Сыроделие и маслоделие. 2013. № 6. С. 22–23. https://elibrary.ru/rpvgxh
4. Baldasso, C. Concentration and purification of whey proteins by ultrafiltration / C. Baldasso, T. C. Barros, I. C. Tessaro // Desalination. 2011. Vol. 278(1–3). P. 381–386. https://doi.org/10.1016/j.desal.2011.05.055
5. Евдокимов, И. А. Развитие мембранных технологий: рациональность и безотходность / И. А. Евдокимов // Молочная промышленность. 2010. № 12. С. 60–65. https://elibrary.ru/nceazz
6. Храмцов, А. Г. Использование микрофильтрации для биологической стабилизации молочной сыворотки / А. Г. Храмцов, Е. Р. Абдулина, И. А. Евдокимов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 1997. № 1. С. 37-39.
7. Pouliot, Y. Membrane processes in dairy technology - From a simple idea to worldwide panacea / Y. Pouliot // International Dairy Journal. 2008. Vol. 18(7). P. 735–740. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.005
8. Mulder, M. Basic principles of membrane technology / M. Mulder. – Dordrecht: Springer, 2012. – 564 p.
9. Zydney, A. L. Protein separations using membrane filtration: new opportunities for whey fractionation / A. L. Zydney // International Dairy Journal. 1998. Vol. 8(3). P. 243–250. https://doi.org/10.1016/S0958-6946(98)00045-4
10. Храмцов, А. Г. Что еще почитать о сыворотке / А. Г. Храмцов // Молочная промышленность. 2015. № 12. С. 49–50. https://elibrary.ru/svppws
11. Peinemann, K. V. Membranes for food applications / K. V. Peinemann, S. P. Nunes, L. Giorno. – Hoboken: John Wiley & Sons, 2011. – 264 p.
12. Menchik, P. Nonthermal concentration of liquid foods by a combination of reverse osmosis and forward osmosis. Acid whey: A case study / P. Menchik, C. I. Moraru // Journal of Food Engineering. 2019. Vol. 253(6). P. 40–48. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2019.02.015
13. Fenton-May, R. I. Use of ultrafiltration/reverse osmosis systems for the concentration and fractionation of whey / R. I. Fenton-May, C. G. Hill Jr, C. H. Amundson // Journal of Food Science. 1971. Vol. 36(1). P. 14–21. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1971.tb02021.x
14. Chen, G. Q. A pilot scale study on the concentration of milk and whey by forward osmosis / G. Q. Chen [et al.] // Separation and Purification Technology. 2019. Vol. 215. P. 652–659. https://doi.org/10.1016/j.seppur.2019.01.050
15. Паладий И. В. Молочная сыворотка: обзор работ. Часть 2. Процессы и методы обработки / И. В. Паладий и др. // Электронная обработка материалов. 2021. Т. 57, № 3. С. 83–101. https://doi.org/10.52577/eom.2021.57.3.83
16. Беспалова, Е. В. Пути переработки молочной сыворотки, полученной при изготовлении сыров с красителями и пищевкусовыми добавками / Е. В. Беспалова, О. Л. Сороко, Э. А. Бареко // Актуальные вопросы переработки мясного и молочного сырья. 2021. № 16. С. 81–88. https://doi.org/10.47612/2220-8755-2021-16-81-88
17. Argenta, A. B. Membrane separation processes applied to whey: A review / A. B. Argenta, A. D. P. Scheer // Food Reviews International. 2020. Vol. 36(5). P. 499–528. https://doi.org/10.1080/87559129.2019.1649694
18. Sathya, R. Recent Trends in Membrane Processing of Whey / R. Sathya [et al.] // Whey Valorization: Innovations, Technological Advancements and Sustainable Exploitation. Ed. by by A. Poonia, A. T. Petkoska. – Singapore: Springer Nature Singapore, 2023. – P. 323–353. https://doi.org/10.1007/978-981-99-5459-9_16
19. Buchanan, D. Recent advances in whey processing and valorisation: Technological and environmental perspectives / D. Buchanan [et al.] // International Journal of Dairy Technology. 2023. Vol. 76(2). 291. https://doi.org/10.1111/1471-0307.12935
20. Дымар, О. В. Определение оптимальных параметров процесса ферментативного гидролиза лактозы в молочной сыворотке / О. В. Дымар, Л. Н. Емельянова, Г. С. Джумок // Пищевая промышленность: наука и технологии. 2012. № 1. С. 24–30. https://elibrary.ru/oeaoso
21. Лодыгин, А. Д. Теория и практика направленного синтеза олигосахаридов в молочном лактозосодержащем сырье / А. Д. Лодыгин, И. А. Евдокимов // Труды БГУ. Серия: Физиологические, биохимические и молекулярные основы безопасной биосистемы. 2014. Т. 9, № 2. С. 173–180.
22. Xavier, J. R. β-galactosidase: Biotechnological applications in food processing / J. R. Xavier, K. V. Ramana, R. K. Sharma // Journal of Food Biochemistry. 2018. Vol. 42(5). e12564. https://doi.org/10.1111/jfbc.12564
23. Hill, A. R. Precipitation and recovery of whey proteins: A review / A. R. Hill, D. M. Irvine, D. H. Bullock // Canadian Institute of Food Science and Technology Journal. 1982. Vol. 15(3). P. 155–160. https://doi.org/10.1016/S0315-5463(82)72529-5
24. Yadav, J. S. S. Cheese whey: a potential resource to transform into bioprotein, functional/nutritional proteins and bioactive peptides / J. S. S. Yadav [et al.] // Biotechnology Advances. 2015. Vol. 33(6). P. 756–774. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2015.07.002
25. Мироненко, И. М. Особенности переработки сывороточных белков молока / И. М. Мироненко, Е. В. Чорей // Сыроделие и маслоделие. 2009. № 2. С. 40–41. https://elibrary.ru/kzqvmz
26. Smithers, G. W. Whey and whey proteins–From ‘gutter-to-gold’ / G. W. Smithers // International Dairy Journal. 2008. Vol. 18(7). P. 695–704. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2008.03.008
27. Залашко, М. В. Биотехнология переработки молочной сыворотки / М. В. Залашко. – М.: Агропромиздат, 1990. – 122 с.
28. Olano, A. Lactulose as a food ingredient / A. Olano, N. Corzo // Journal of the Science of Food and Agriculture. 2009. Vol. 89(12). P. 1987–1990. https://doi.org/10.1002/jsfa.3694
29. Vera, C. Trends in lactose-derived bioactives: Synthesis and purification / C. Vera, C. Guerrero, A. Illanes // Systems Microbiology and Biomanufacturing. 2022. Vol. 2(3). P. 393–412. https://doi.org/10.1007/s43393-021-00068-2
30. Храмцов, А. Г. Инновационные технологии оптимизированных по биологической ценности пищевых продуктов нового поколения на основе молочной сыворотки / А. Г. Храмцов // Известия высших учебных заведений. Пищевая технология. 2018. № 4. С. 30–32. https://doi.org/10.26297/0579-3009.2018.4.7; https://elibrary.ru/uyylyr
31. Jameson, J. K. Biochemical characterization of two cellobiose 2-epimerases and application for efficient production of lactulose and epilactose / J. K. Jameson [et al.] // Current Research in Biotechnology. 2021. Vol. 3. P. 57–64. https://doi.org/10.1016/j.crbiot.2021.02.003
32. Рябцева, С. А. Физиологические эффекты, механизмы действия и применение лактулозы / С. А. Рябцева [и др.] // Вопросы питания. 2020. Т. 89, № 2. С. 5–20. https://doi.org/10.24411/0042-8833-2020-10012; https://elibrary.ru/tnxhmw
33. Panesar, P. S. Biotechnological approaches for the value addition of whey / P. S. Panesar, J. F. Kennedy // Critical Reviews in Biotechnology. 2012. Vol. 32(4). P. 327–348. https://doi.org/10.3109/07388551.2011.640624
