Обогащенные кальцием молоко и молочные продукты и способ их приготовления

Обогащенные кальцием молоко и молочные продукты и способ их приготовления

Реферат

Область техники, к которой относится изобретение

Настоящее изобретение относится к области пищевой промышленности и, в частности, обогащенным кальцием пищевым продуктам и более конкретно касается молока длительного хранения, обогащенного кальцием.

Уровень техники

Кальций является важным элементом в питании человека, необходимым для обеспечения нормального состояния костей и также для поддержания других метаболических функций организма, таких как, например, передача нервного импульса, свертывание крови, функционирование клеток и мышечные сокращения. Общепринятые способы обогащения пищевых продуктов кальцием включают использование источников кальция либо нерастворимых, либо растворимых при рН, близких к нейтральному.

Многие из источников кальция для обогащения пищевых продуктов, будучи нерастворимыми или по существу нерастворимыми при значениях рН, близких к нейтральному, например карбонат кальция, фосфаты кальция, цитрат кальция и другие кальциевые соли органических или неорганических кислот, в результате осаждаются, что вызывает известковый привкус. Другие источники кальция, которые являются растворимыми или практически растворимыми при рН, близких к нейтральному, такие как хлорид кальция, гидроксид кальция и кальциевые соли некоторых органических кислот, взаимодействуют с белками молока, что приводит к их нежелательной коагуляции и превращению в гель.

Общепринятым способом для стабилизации или уменьшения седиментации кальция и белков молока в молочных напитках, в которые введены источники кальция, является, добавление гуаровой камеди, пектинов и/или других веществ, придающих молоку несвойственно высокую вязкость. Дестабилизацию белков, например превращение в гель, коагуляцию и осаждение, объясняют главным образом наличием в системе свободных ионов кальция.

Поэтому весьма желательно иметь источник кальция для обогащения напитков, содержащих молоко, казеин или молочную сыворотку, или других молочных продуктов, который не вызывал бы коагуляцию, гелеобразование и осаждение. Также важно, чтобы эти обогащенные кальцием продукты имели хорошие вкусовые качества, без горечи или несвойственного продукту привкуса. Добавление кальция к жидким продуктам, особенно молоку и напиткам на основе молока, - дело очень трудное. Во-первых, высокорастворимые источники кальция (хлорид кальция и др.) взаимодействуют с белками молока, что приводит к их коагуляции во время обработки даже при температуре пастеризации. Во-вторых, нерастворимые источники кальция хотя и не будут дестабилизировать мицеллярную структуру белков, однако сами будут быстро осаждаться. В-третьих, добавление кальция может изменить равновесие между свободной и коллоидной формой кальция в молоке, приводя к образованию поперечносшитых связей в белках, что может создавать проблемы из-за превращения в гель.

Главной проблемой для молока длительного хранения является превращение его в гель с течением времени. Несмотря на ряд детальных исследований этого дефекта, общей теории механизма гелеобразования при хранении пока не существует. Согласно некоторым данным протеолиз, вызываемый нативными и/или бактериальными термоустойчивыми протеазами, является причиной гелеобразования при хранении, другие исследования указывают на механизм, включающий чисто физико-химические взаимодействия или комбинацию энзиматических и физико-химических процессов. Исследования по предотвращению гелеобразования при хранении молока или молочных продуктах, обогащенных кальцием, в литературных источниках не обнаружены.

Патент AU 88768 82 описывает стабилизированный молочный продукт, включающий стерилизованное при ультравысокой температуре молоко и стабилизирующее количество полифосфата или смесь полифосфатов и/или ионное соединение кальция.

В патенте GB 446529 описан молочный продукт, содержащий гексаметафосфат натрия и добавленную кальциевую соль для улучшения перевариваемости данного молочного продукта.

В ЕР-А-0875153 описан обогащенный пищевой продукт, например молоко, содержащее обогащающее количество сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция, стабилизированных глюкуроновой кислотой.

В одновременно поданной заявке Заявителей U.S.S.N 09/113401 (WO 00/02462) заявлен обогащенный пищевой продукт, содержащий обогащающее количество сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция, стабилизированных источником глюкуроновой кислоты.

Это обогащенное кальцием молоко может выдерживать тепловую обработку, такую как пастеризация, UHT-пастеризация, UHT-стерилизация (UHT-ультравысокотемпературная обработка), автоклавирование и храниться в условиях холодильника без коагуляции и осаждения в течение 2 месяцев. В этом обогащенном кальцием молоке не обнаруживается ни горечи, ни постороннего привкуса. Однако превращение в гель при хранении было заметным спустя 2-2,5 месяца при комнатной температуре.

Поэтому весьма желательно разработать обогащенные кальцием молоко и молочные продукты длительного хранения, в которых не наблюдается гелеобразование при хранении и предпочтительно с улучшенными вкусовыми качествами.

Сущность изобретения

Заявители обнаружили, что использование полифосфатов пищевого качества, имеющих по меньшей мере 6 фосфатных групп, например гексаметафосфата натрия (NaHMP) в обогащенных кальцием молоке и молочных продуктах предотвращает образование геля в UHT-обработанном молоке при хранении вплоть до 6 месяцев при комнатной температуре.

В соответствии с настоящим изобретением предусматриваются обогащенные кальцием молоко и молочные продукты, включающие обогащающее количество неионного источника кальция и полифосфата пищевого качества, имеющего, по меньшей мере, шесть фосфатных групп.

В качестве источника кальция можно использовать, например, кальцийгидролизованный пектин, кальций - отрицательно заряженный эмульгатор (например, цитрем-моно- и диглицеридные эфиры лимонной кислоты), метастабильный комплекс лактата и цитрата кальция или сбалансированная смесь лактата кальция и карбоната кальция.

Пектин и цитрем - это добавки, которые обычно применяются в пищевой промышленности, пектин - в качестве загустителя, а цитрем - в качестве эмульгатора. Пектин, который в природе встречается в таких фруктах, как яблоки, и естественным образом содержит кальций, может быть подвергнут гидролизу стандартными методами. Цитрем означает лимоннокислые эфиры эстерифицированных пищевыми кислотами моно- и диглицеридов. Также могут использоваться натриевые, калиевые и кальциевые соли этих соединений.

Метастабильный комплекс лактата и цитрата кальция получают путем взаимодействия суспензии щелочного источника кальция, такого как гидроксид кальция, оксид кальция или карбонат кальция, с раствором молочной и лимонной кислот. Получение этого комплекса подробно описано в WO 00/64267.

Сбалансированная смесь лактата кальция и карбоната кальция представляет собой смесь этих двух солей в таком соотношении, что большая часть кальция представлена нерастворимым (неионным) карбонатом кальция.

Количество смеси кальциевых солей в обогащенном пищевом продукте может составлять от 0,1% до 5%, предпочтительно от 0,2 до 1,0% по весу в расчете на вес пищевого продукта.

В случае, если используют сбалансированную смесь лактата кальция и карбоната кальция, в обогащенный пищевой продукт также включают источник глюкуроновой кислоты. При использовании сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция весовое соотношение лактата кальция и карбоната кальция может составлять от 1:2 до 3:1, предпочтительно от 1:1,7 до 1:1,9.

Полифосфат пищевого качества, имеющий, по крайней мере, шесть фосфатных групп, может быть, к примеру, полифосфатом аммония или щелочного металла, который может быть циклическим полифосфатом, предпочтительно полифосфатом натрия или калия. Особенно предпочтителен гексаметафосфат натрия.

Количество полифосфата пищевого качества, имеющего, по крайней мере, шесть фосфатных групп, присутствующее в обогащенном пищевом продукте, должно быть достаточным для ингибирования гелеобразования при хранении и может составлять от 0,05 до 0,3%, предпочтительно от 0,1 до 0,2% и более предпочтительно от 0,12 до 0,15% по весу в расчете на вес пищевого продукта.

Полученный на основе молока пищевой продукт может представлять собой молочный напиток, например шоколадное молоко, или другие напитки, например соки. При желании в такой пищевой продукт могут быть включены другие минералы или витамины.

В качестве источника глюкуроновой кислоты можно использовать ghatti камедь или аравийскую камедь. Количество аравийской камеди, включенной в обогащенный продукт, может составлять от 0,05 до 2,5%, предпочтительно от 0,1 до 1,0% и более предпочтительно от 0,2 до 0,5% по весу в расчете на вес пищевого продукта. Не желая быть связанными какой-либо теорией, Заявители полагают, что остатки глюкуроновой кислоты в аравийской камеди способствуют суспендированию кальция за счет ионного связывания, не увеличивая существенно вязкости.

Благоприятным является присутствие каррагенана, который может быть в лямбда- или йота-форме, однако предпочтителен каппа-каррагенан. Количество включенного в обогащенный продукт каррагенана может составлять от 0,005 до 0,1%, предпочтительно от 0,01 до 0,05%, более предпочтительно от 0,01 до 0,03% по весу от веса пищевого продукта.

Ингредиенты можно добавлять к молочной основе по отдельности или в качестве смеси. Молоко затем может быть подвергнуто UHT обработке без какой-либо предварительной обработки (например, регулирования содержания сухих веществ) и предварительной тепловой обработки.

Обогащенные пищевые продукты, содержащие обогащающее количество сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция вместе с источником глюкуроновой кислоты, могут быть приготовлены путем смешивания сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция с полифосфатом пищевого качества, имеющим, по крайней мере, шесть фосфатных групп, добавления источника глюкуроновой кислоты и добавления полученной смеси к пищевым продуктам.

Сбалансированную смесь лактата кальция, карбоната кальция и источника глюкуроновой кислоты можно добавлять как в форме водных суспензий, так и сухих порошков.

Для доведения рН обогащенного кальцием молока предпочтительно добавлять щелочной агент. Практически для нейтрализации можно использовать любой подщелачивающий агент, пригодный для пищевого применения, включая (без ограничения ими): гидроксид натрия, гидроксид калия, гидроксид аммония, гидроксид магния, карбонат натрия, бикарбонат натрия, карбонат калия и бикарбонат калия.

С успехом можно использовать каррагенан при добавлении его к пищевому продукту, предпочтительно - перед тем, как будет добавлена сбалансированная смесь лактата кальция и карбоната кальция (или кальций - гидролизованный пектин или кальций - цитрем или метастабильный лактат-цитратный кальциевый комплекс) вместе с полифосфатом пищевого качества с, по крайней мере, шестью фосфатными группами. Каррагенан можно также добавлять в пищевой продукт как в виде водной суспензии, так и в сухом виде.

При желании сбалансированную смесь лактата кальция, карбоната кальция, источник глюкуроновой кислоты и необязательно - каррагенан, а также полифосфат пищевого качества с, по крайней мере, шестью фосфатными группами можно смешать вместе и добавить в виде порошка.

При исследовании UHT-стерилизованного обогащенного кальцием отсепарированного (снятого) молока, разлитого в асептических условиях в 133 мл стеклянные бутылочки, Заявители обнаружили, что добавление полифосфата пищевого качества с, по крайней мере, шестью фосфатными группами предотвращало гелеобразование при хранении в течение 6 месяцев при комнатной температуре. Результаты оценки обогащенного кальцием снятого молока (при добавлении и без добавления гексаметафосфата натрия) при хранении при комнатной температуре показаны в следующей таблице:

Табл.
Состав обогащенного кальцием молока	Время хранения (месяцы)	Время хранения (месяцы)	Время хранения (месяцы)
1	2	4	5	6	1	2	4	5	6	4	5	6
Вязкость по Brookfield (сП)	Видимое гелеобразование	Осадок (сух. вес)
Без NaHMP	11,3	16,5	32,5	52,5	99,1	1	7	10	10	10	0,09	1,39	5,61
С NaHMP (0,075%)	3,7	5,0	4,5	4,5	5,3	0	0	0	0	0	0,050	0,050	0,050
С NaHMP (0,150%)	5,0	4,5	6,5	5,4	5,3	0	0	0	0	0	0,040	0,020	0,02 0
* Вес осадка определяли по результатам осаждения после центрифугирования при 1800 g в течение 5 мин и высушивания полученного осадка при комнатной температуре в течение ночи.
** Визуально заметное гелеобразование оценивали по шкале от 0 до 10 баллов, согласно которой 0 соответствовал отсутствию геля, а 10- устойчивому гелю во всем объеме.

Таким образом, в обогащенном кальцием молоке при хранении не было обнаружено ни образования геля и ни значительного повышения вязкости с добавлением гексаметафосфата натрия (NaHMP) по сравнению с обогащенным молоком без NaHMP.

Далее, никакой коагуляции белка, осаждения солей или постороннего привкуса также не было обнаружено. Сходные результаты были получены и для обогащенного кальцием 2% (по жиру) молока, разлитого в 250 мл стерильные упаковки Tetra Brik^® (Tetra Pak Inc., Chicago) с добавлением гексаметафосфата. Было установлено, что обогащенное кальцием молоко, в которое добавляли гексаметафосфат, было стабильным, гелеобразование не было обнаружено при 6-месячном хранении при комнатной температуре, тогда как образцы без гексаметафосфата образовали гель уже спустя 2-2,5 месяца при хранении при комнатной температуре.

Сведения, подтверждающие возможность осуществления изобретения

Пример

Обогащенное кальцием снятое молоко (Содержание Са: на 50% больше, чем в обычном снятом молоке).

12,0 г каппа-каррагенана и 200 г аравийской камеди медленно добавляют к 10 кг снятого молока в устройство для разжижения при перемешивании и перемешивают в течение 5 мин при высокой скорости.

Затем 70 кг снятого молока добавляют в разжижитель при перемешивании.

61,6 г пентагидратного лактата кальция, 100,0 г микронизированного карбоната кальция и 122,0 г гексаметафосфата натрия добавляют при перемешивании в молоко с каррагенаном и аравийской камедью, затем скорость медленно снижают. После 10 минут перемешивания рН обогащенного кальцием молока доводят 10%-ным раствором гидроксида натрия до 6,8-6,9.

Молоко предварительно нагревают до 175°F, подвергают обработке при ультравысокой температуре (UHT) в 298°F в течение 5 с путем паровой инжекции, мгновенно охлаждают до 175°F и гомогенизируют при 175°F и давлении 2500/500 пси. Молоко затем охлаждают до 40°F, стерильно разливают в 133 мл стеклянные бутылочки и хранят 6 месяцев при комнатной температуре.

Спустя 6 месяцев продукт оценивает квалификационная комиссия из 5 экспертов, которыми установлено, что молоко осталось стабильным, без превращения в гель, без осаждения, коагуляции и с хорошим вкусом.

1. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт, включающее обогащающее количество неионного источника кальция и полифосфат пищевого качества, имеющий, по крайней мере, шесть фосфатных групп.

2. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.1, отличающееся тем, что неионный источник кальция представляет собой кальций - гидролизованный пектин, кальций-цитрем, лактат-цитратный кальциевый комплекс или сбалансированную смесь лактата кальция и карбоната кальция.

3. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.1, отличающееся тем, что содержание источника кальция составляет 0,1-5% по весу в расчете на вес продукта.

4. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.2, отличающееся тем, что при использовании в качестве неионного источника кальция сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция дополнительно включает источник глюкуроновой кислоты.

5. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.2, отличающееся тем, что при использовании в качестве неионного источника кальция сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция весовое соотношение лактата кальция и карбоната кальция составляет 1:2-3:1.

6. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.1, отличающееся тем, что содержание полифосфата пищевого качества, имеющего, по крайней мере, шесть фосфатных групп, в обогащенном продукте составляет 0,05-0,3% по весу в расчете на вес продукта.

7. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.1, отличающееся тем, что полифосфат пищевого качества, имеющий, по крайней мере, шесть фосфатных групп, представляет собой гексаметафосфат натрия.

8. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.4, отличающееся тем, что источником глюкуроновой кислоты является аравийская камедь.

9. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.8, отличающееся тем, что содержание аравийской камеди в продукте составляет 0,05-2,5% по весу от веса продукта.

10. Обогащенное кальцием молоко или молочный продукт по п.1, отличающееся тем, что дополнительно включает каррагенан.

11. Способ приготовления обогащенного кальцием молока или молочного продукта, включающий добавление к молочной основе неионного источника кальция и полифосфата пищевого качества, имеющего, по крайней мере, шесть фосфатных групп, по отдельности или в виде смеси.

12. Способ по п.11, отличающийся тем, что для доведения рН обогащенного кальцием молока или молочного продукта до 6,8-7,0 добавляют щелочной агент.

13. Способ приготовления обогащенного кальцием молока или молочного продукта, включающий смешивание сбалансированной смеси лактата кальция и карбоната кальция с полифосфатом пищевого качества, имеющим, по крайней мере, шесть фосфатных групп, добавление источника глюкуроновой кислоты и добавление их к пищевому продукту.

14. Способ по п.13, отличающийся тем, что сбалансированную смесь лактата кальция, карбоната кальция и источника глюкуроновой кислоты добавляют в виде водных суспензий или сухих порошков.

15. Способ по п.13, отличающийся тем, что сбалансированную смесь лактата кальция и карбоната кальция, источник глюкуроновой кислоты и полифосфат пищевого качества, имеющий, по крайней мере, шесть фосфатных групп, смешивают вместе и добавляют в виде сухой смеси.

16. Способ по п.13,отличающийся тем, что сбалансированную смесь лактата кальция и карбоната кальция, источник глюкуроновой кислоты, каррагенан и полифосфат пищевого качества, имеющий по крайней мере шесть фосфатных групп, смешивают вместе и добавляют в виде сухой смеси.