Молочная сыворотка

Молочная сыворотка — это побочный продукт переработки молока, образующийся при производстве сыра, творога и казеина. Представляет собой жидкую фракцию, отделяющуюся после коагуляции (свёртывания) молочного белка (казеина) и удаления сгустка. Химически сыворотка является водным раствором лактозы, сывороточных белков, минеральных солей, витаминов и микроэлементов. Обладает кисловатым вкусом и характерным запахом. В пищевой промышленности и сельском хозяйстве используется как самостоятельный продукт и как сырьё для производства различных ингредиентов.

История

Использование молочной сыворотки известно с древних времён, когда человек начал производить сыр и творог. В традиционных хозяйствах сыворотку применяли для кормления скота, а также в домашней кулинарии — для выпечки хлеба и приготовления окрошки. Однако долгое время она считалась малоценным отходом, который в больших объёмах сливали в водоёмы или на поля, что приводило к экологическим проблемам из-за высокого содержания органических веществ.

Систематическое научное изучение состава и свойств сыворотки началось в XIX—XX веках с развитием биохимии и пищевой технологии. В середине XX века, с ростом масштабов сыроделия, проблема утилизации сыворотки стала особенно острой. Это стимулировало разработку технологий её промышленной переработки. В СССР и России переработка сыворотки активно развивалась с 1970-х годов, хотя значительная её часть по-прежнему утилизировалась. В XXI веке, благодаря развитию мембранных технологий (ультрафильтрация, нанофильтрация) и методов сушки, сыворотка превратилась в ценное вторичное сырьё для производства концентратов сывороточного белка, лактозы и других продуктов.

Классификация

Молочная сыворотка классифицируется по типу основного продукта, из которого она получена.

Подсырная сыворотка

Образуется при производстве твёрдых и полутвёрдых сыров (например, Чеддер, Гауда, Российский). Характеризуется относительно низкой кислотностью (pH 5,8–6,3) и высоким содержанием лактозы и минеральных веществ. Имеет сладковатый вкус.

Творожная сыворотка

Получается при производстве творога и мягких сыров (например, адыгейский, рикотта). Кислотность значительно выше (pH 4,4–4,8) из-за добавления закваски или кислоты для коагуляции белка. Содержит меньше лактозы и больше молочной кислоты, обладает кислым вкусом.

Казеиновая сыворотка

Является побочным продуктом производства технического и пищевого казеина. Кислотность может быть высокой (при кислотном осаждении) или нейтральной (при сычужном осаждении). Используется преимущественно в технических целях.

Состав и свойства

Молочная сыворотка примерно на 93–94% состоит из воды. Сухие вещества (6–7%) включают:

• Лактоза (молочный сахар): составляет около 70–75% сухих веществ. Является основным углеводом сыворотки.
• Сывороточные белки: 10–15% сухих веществ. Основные фракции: β-лактоглобулин, α-лактальбумин, иммуноглобулины, сывороточный альбумин, лактоферрин. Эти белки обладают высокой биологической ценностью и содержат незаменимые аминокислоты.
• Минеральные вещества (зола): 7–10% сухих веществ. Включают соли калия, натрия, кальция, магния, фосфора, хлора.
• Витамины: водорастворимые витамины группы B (B1, B2, B5, B6, B12), витамин C, холин.
• Молочная кислота и другие органические кислоты: особенно много в творожной сыворотке.

Биологическая ценность сывороточных белков выше, чем казеина, благодаря сбалансированному аминокислотному составу. Сыворотка обладает лёгким диуретическим (мочегонным) действием, стимулирует секрецию желудочного сока и перистальтику кишечника.

Применение

Пищевая промышленность

• Производство концентратов сывороточного белка (КСБ): путём ультрафильтрации и сушки получают порошки с содержанием белка от 35% до 80% и выше. КСБ широко используются в спортивном питании, детских смесях, продуктах для энтерального питания, мясной и кондитерской промышленности.
• Производство лактозы: путём кристаллизации и очистки из сыворотки получают пищевую и фармацевтическую лактозу, используемую как наполнитель в таблетках и как ингредиент в детском питании.
• Сухая сыворотка: распылительная сушка позволяет получить порошок, который используется как заменитель сухого обезжиренного молока в хлебопечении, кондитерском производстве, производстве мороженого, колбасных изделий, соусов и супов.
• Напитки: на основе сыворотки производят кисломолочные и освежающие напитки (сывороточные коктейли, квас), часто с добавлением фруктовых соков и ароматизаторов.
• Сыры: из сыворотки варят традиционные сыры — рикотта (Италия), брюност (Норвегия), альпийский зигер (Швейцария).

Сельское хозяйство

• Корм для животных: сыворотку (как свежую, так и сухую) используют в рационах свиней, крупного рогатого скота и птицы как источник легкоусвояемого белка, лактозы и минералов.
• Удобрение: в небольших количествах применяется для подкормки растений, однако требует осторожного дозирования из-за высокой кислотности и риска засоления почвы.
• Биогаз: сыворотка используется как субстрат для анаэробного сбраживания в биогазовых установках.

Косметология и медицина

• Косметика: сывороточные белки и лактоза входят в состав увлажняющих и питательных кремов, масок для лица и волос, шампуней. Приписываемые свойства — увлажнение, смягчение, стимуляция регенерации кожи.
• Лечебное питание: сывороточные белки используются в продуктах для пациентов с ожогами, травмами, онкологическими заболеваниями, а также для поддержки иммунитета.
• Фармацевтика: лактоза является основным наполнителем для большинства таблетированных лекарственных форм. Лактоферрин исследуется как антибактериальный и иммуномодулирующий компонент.

Экологическое значение

Слив необработанной молочной сыворотки в канализацию или водоёмы наносит серьёзный экологический ущерб. Высокое содержание органических веществ (лактозы, белков) вызывает резкое увеличение биохимического потребления кислорода (БПК), что приводит к эвтрофикации водоёмов и гибели водных организмов. В России и других странах действуют нормативы, запрещающие или ограничивающие сброс сыворотки без предварительной очистки. Поэтому промышленная переработка сыворотки является не только экономически выгодной, но и экологически необходимой мерой.

Интересные факты

• В Швейцарии из сыворотки традиционно варят сыр «Сабцигер» (зелёный сыр), который окрашивается соком донника и сушится до твёрдого состояния.
• В Норвегии из сыворотки производят коричневый сыр «Брюност», имеющий сладкий карамельный вкус.
• Лактоферрин, содержащийся в сыворотке, является одним из компонентов врождённого иммунитета и обладает способностью связывать железо, лишая бактерий необходимого для роста микроэлемента.
• В СССР в 1980-х годах была разработана технология получения «сывороточного кваса», который выпускался промышленно.

Источники

• Горбатова К. К. «Биохимия молока и молочных продуктов». — СПб.: ГИОРД, 2001.
• Храмцов А. Г., Нестеренко П. Г. «Технология продуктов из молочной сыворотки». — М.: ДеЛи принт, 2004.
• Крусь Г. Н., Храмцов А. Г., Волокитина З. В., Карпычев С. В. «Технология молока и молочных продуктов». — М.: КолосС, 2006.
• Зобкова З. С., Павлова В. В. «Молочная сыворотка и её переработка». — М.: Агропромиздат, 1985.
• Пищевая химия / под ред. А. П. Нечаева. — СПб.: ГИОРД, 2012.