По данным исследования в области продовольствия и здоровья, проведенного Международным советом по продовольственной информации, белок является самым желанным питательным веществом для потребителей в США. Это исследование также показывает, что спрос потребителей на белок отражается не только в покупке традиционных продуктов, но они также готовы принять молочный белок в качестве высококачественного источника белка. Молочные белки обеспечивают сытость, сдерживают голод и помогают организму сохранять мышцы. Рост рынка напитков постепенно смещается в сторону продуктов, которые предлагают потребителям более полноценное питание и разнообразные полезные свойства.

Протеиновые напитки и коктейли продолжают привлекать новых потребителей, а нетрадиционные виды молочных напитков также могут помочь потребителям реализовать свое желание получать больше белка.

Создание продуктов для напитков требует тщательного подбора ингредиентов. Благодаря своим превосходным питательным свойствам, мягкому вкусу, легкости усвоения и уникальным функциональным свойствам в системах напитков, молочные белки часто используются в качестве белковых ингредиентов для напитков.

Инновационные решения в области напитков

Различные факторы готового напитка взаимодействуют друг с другом. Независимо от типа напитка, перед разработкой рецептуры и технологического процесса необходимо выявить и оценить следующие факторы:

1) Определите условия упаковки, транспортировки и хранения, которые определят соответствующий производственный процесс, включая термическую обработку.
2) Опишите диапазон pH продукта
3) Определите приблизительный бюджет расходов
4) Определить питательный состав продукта, который будет отражен в маркировке продукта, а также соответствовать требованиям к питательности
5) Определите необходимые небелковые ингредиенты
6) Учитывайте совместимость вышеперечисленных факторов

Содержание белка в напитке определяет формат обработки и упаковки. Молочные белки могут быть растворимы и стабильны в относительно широком диапазоне pH, однако следует учитывать их свойства гелеобразования при изменении температуры и концентрации, особенно для сывороточных белков. Концентрация сахара и минеральных ионов в напитках также влияет на стабильность сывороточных и молочных белков в процессе обработки и в течение всего срока хранения. Взаимодействие этих факторов зависит от рецептуры, поэтому перед окончательной разработкой рецептуры необходимо провести небольшие и пилотные испытания.

Выбор системного окружения

В целом, pH (кислотность) продукта определяет его обработку с точки зрения безопасности и стабильности хранения. За исключением соковой продукции, Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA) не определяет условия процесса термообработки для кислых (pH < 4,6) продуктов. При разработке рецептур таких продуктов необходимо ознакомиться с местными нормативными документами, чтобы обеспечить их соответствие местным нормам.

Продукты, пригодные для хранения напитков, можно разделить на следующие четыре основных типа:

(1) Коммерческие асептические напитки
(2) Коммерческие асептические напитки с вторичной стерилизацией в автоклаве
3) Туннельные пастеризованные продукты
4) Горячефасованные или пастеризованные холоднофасованные продукты

Применение сывороточного протеина в напитках с нейтральным pH

Коммерческие асептические напитки, обработанные описанными выше способами термической обработки (типы 1 и 2), обычно имеют нейтральный pH и взбалтываются.

Их pH обычно составляет от 4,6 до 7,5, в зависимости от вкуса, например, клубничный (более кислый) или шоколадный (более нейтральный). Эти продукты должны быть асептически термически обработаны или вторично стерилизованы, или пастеризованы и храниться в холодильнике. Сывороточные белки также используются в этих продуктах, но в целом сывороточные белки не являются основным источником белка в этих типах рецептур.

Чаще всего используются белки, содержащие казеин, такие как концентрат молочного белка или мицеллы казеина. Обычно напитки с нейтральным pH, такие как продукты для взбалтывания, часто подвергаются вторичной стерилизации или UHT - высокотемпературной стерилизации.

Немодифицированные сывороточные белки термически нестабильны в количествах, превышающих 3%, и в этих условиях будут гелеобразными или выпадать в осадок, если не использовать стабилизирующую систему. Использование комбинации казеина и сывороточных белков обеспечивает некоторую защиту сывороточных белков для поддержания термостабильности, поскольку сывороточные белки взаимодействуют с казеином и остаются растворимыми, предотвращая образование гелей или осадков из-за взаимодействия только сывороточных белков.

Молочные белки для напитков с нейтральным pH

Белки, входящие в состав концентратов молочного белка, молочных изолятов и казеиновых мицелл, получают из молока и хорошо подходят для использования в напитках с низкой кислотностью благодаря присущей казеину термостабильности.

Хорошая гидратация - это ключ к способности ингредиентов молочного белка функционировать в напитках с низкой кислотностью. Существует несколько общепризнанных методов определения степени гидратации.

Сначала ингредиенты белкового порошка растворяются в высокоскоростном блендере, при этом важно, чтобы порошкообразные ингредиенты имели достаточно времени для поглощения воды, чтобы конечный продукт напитка оставался термостабильным и растворимым в течение всего срока хранения. В зависимости от типа напитка, который необходимо получить, гидратация может проводиться с использованием молока или воды, при этом температура молока или воды и продолжительность гидратации влияют на общую стабильность.

Опубликованные исследования подтвердили, что ингредиенты MPC плохо гидратируются при содержании белка 70% и выше. Гидратация сырья для ПДК может быть улучшена путем снижения концентрации минералов, особенно кальция.

Еще одним функциональным свойством, которое необходимо измерить для понимания функциональных характеристик молочного белкового сырья в напитках с низкой кислотностью, является термостабильность. Было проведено сравнение термостабильности раствора 5% MPC85.

Результаты показали, что MPC85 с пониженным содержанием минералов обладает лучшей термической стабильностью после нагревания при 85°C (185°F) в течение 3 минут по сравнению с обычным MPC85. Все образцы перемешивались в дистиллированной воде комнатной температуры в течение одного часа для растворения и гидратации. Образцы, которые гидратировались быстрее, обычно демонстрировали лучшую термостабильность, так как большее количество молочного белка растворилось.

При использовании MPC в напитках следует также учитывать условия хранения и свежесть ингредиентов. Исследования показали, что растворимость белковых порошков MPC85 снижается после 60 дней хранения при температуре 30°C (86°F) и выше. При использовании в напитках недостаточная гидратация ингредиентов молочного белка приводит к плохой растворимости и термостабильности.

Основные методы повышения стабильности белка в стерилизованных УВТ напитках с высоким содержанием белка и низкой кислотностью заключаются в следующем:

1) Растворите молочные белки в воде при температуре 50°C (122°F) при высокоскоростном перемешивании
2) Добавьте другие ингредиенты, такие как подсластители, красители, стабилизаторы и ароматизаторы, перемешайте на низкой скорости и хорошо увлажните в течение 1 часа.
3) Добавьте pH-регулирующий агент, например, буфер, чтобы достичь pH 7,0
4) Нагрейте до 140°C (284°F) в течение 6 секунд.
5) Гомогенизация при 2500 psi/700 psi
6) Охладите до 24°C (74°F)

Применение сывороточного протеина в кислых напитках

Горячий розлив или пастеризация Холодный розлив и туннельная пастеризация (типы 3 и 4) представляют собой обработку кислых напитков из сывороточного белка, которые обычно имеют рН 2,8-4,0. Они обычно подвергаются мягкой пастеризации, в результате чего получается продукт, стабильный при комнатной температуре.

Напитки с использованием изолята сывороточного белка (WPI) в качестве ингредиента в диапазоне pH 2,8-3,5 обладают высокой степенью прозрачности или низкой мутностью даже при более высоком содержании белка. Возможность создавать осветленные напитки, обогащенные белком, является уникальным преимуществом сывороточного белка. Благодаря низкому содержанию жиров и минералов в изоляте сывороточного белка (WPI) получаются продукты с высокой прозрачностью и низкой мутностью.

Кислые напитки, прошедшие термическую обработку, можно разливать горячим способом. Стерилизация также достигается в кислой среде путем горячего наполнения контейнеров с продуктом, предварительно промытых озонированной водой или другими методами, способными уничтожить загрязняющие вещества, требующие кислорода. Контейнеры для горячего розлива могут быть металлическими, стеклянными или специальными пластиковыми бутылками, выдерживающими температуру розлива и вакуум, создаваемый при охлаждении продукта.

Холодная начинка похожа на горячую тем, что продукт подвергается тепловой обработке. В отличие от горячего наполнения, продукты для холодного наполнения охлаждаются до температуры ниже 38°C (100°F) непосредственно перед наполнением. Немедленное охлаждение продукта помогает предотвратить разрушение витаминов и изменение вкуса, которые происходят при горячем наполнении.

Для кислых белковых напитков достаточно туннельной пастеризации герметично закрытых металлических банок или стеклянных бутылок, и это единственный практичный способ производства пастеризованных газированных напитков. Туннельная пастеризация - традиционный метод пастеризации пива, но он также подходит и для кислых белковых напитков. Однако немногие производители имеют возможность использовать этот тип пастеризации, за исключением производства пива.

Соображения по применению молочных белков

Самым важным компонентом в белковых готовых напитках является белковый ингредиент.

Источниками белка могут быть концентраты молочного белка (белок 34%-89%), изолированные молочные белки (белок 90%-92%) или белковые пептиды, которые обеспечивают уникальные питательные и функциональные преимущества напитка. Иногда молочные белки комбинируют с другими белками, например, растительными, чтобы обеспечить уникальный аминокислотный состав и текстурные свойства продукта, но белки растительного происхождения иногда могут создавать проблемы со вкусом и текстурой для составителей рецептур. Такие смеси сложно стабилизировать до или после тепловой обработки из-за реакций, которые могут происходить между различными ингредиентами. Различные молочные белки имеют разные изоэлектрические точки и размеры молекул, и существуют различные молекулярные типы ингредиентов молочного белка для коммерческого использования.

При выборе молочного белка необходимо учитывать два ключевых фактора: 1) метод выделения белка, так как от этого зависит состав ДПК, ДПК, МПК, МПИ или МКЦ; 2) наличие стабильного источника сырья и переработки молочного белка.

WPC80, MPC и MPI получают путем разделения с помощью физического процесса мембранной фильтрации. Содержание жира и золы может варьироваться в зависимости от поставщика, как и вкус, но общий состав в основном одинаков.

Существует два основных процесса получения WPI: ионный обмен (химическая обработка) и мембранная фильтрация. Состав продуктов, полученных этими двумя способами, различается по минеральному составу, содержанию углеводов и гликополипептидов (ГПП), что, в свою очередь, влияет на их потребительские свойства.

Очень важно поддерживать стабильность исходного материала от партии к партии. Поэтому необходимо провести простые эксплуатационные испытания для желаемого применения, и эта информация не отражается в стандартных спецификациях или протоколах испытаний (COA). Простые эксплуатационные испытания особенно необходимы, когда конечный продукт или процесс менее устойчив к изменениям или когда содержание белка в конечном продукте близко к общепринятым пределам.