СВОЙСТВА МИЦЕЛЛЯРНОГО КАЗЕИНА И ПРИМЕНЕНИЕ В ПИЩЕВОЙ ПРОМЫШЛЕННОСТИ

Казеин молока обладает важными свойствами, которые обуславливают широкое применение данного белка в промышленности и повышенный интерес к его изучению со стороны исследователей. Исследования структуры казеина в нативном состоянии обнаружили его мицеллярную структуру. Присутствие крупных ионов приводит к увеличению объема мицелл, а подкисление среды – уменьшению. При хранении способность КМК к регидратации и растворению понижается, наблюдаются агрегация и деградация структуры, с повышением температуры хранения эти показатели также заметно снижаются. Термостабильность максимальна вблизи нейтрального уровня pH. КМК обладает геле- и пенообразующими свойствами. В присутствии трансглутаминазы повышается устойчивость мицелл. Таким же образом действует и повышенное давление – время коагуляции мицелл увеличивается. Поверхностная активность и гидрофильность мицеллярного казеина напрямую зависят от степени агрегации мицелл, чем она меньше, тем выше значения этих показателей. Органолептические показатели данного препарата благоприятны.

Благодаря высокому содержанию белка и особенностям его усвояемости КМК активно применяется при производстве специализированного питания, например, диетического, спортивного, детского и т.д. Процесс получения йогурта, десертов, сыров (плавленых и твердых) представляет собой агрегацию казеина молока в различной степени, использование коммерчески доступных препаратов мицеллярного казеина позволяет делать процесс производства более контролируемым и повышает качество готовых продуктов. В мясоперерабатывающей промышленности активно применяются функциональные добавки, содержащие молочные белки и казеин, в частности, однако отсутствуют данные о внесении в функциональные смеси мицеллярного казеина в качестве индивидуального компонента.

Приведен подробный анализ данных касательно физико-химических и технологических свойств концентрата мицеллярного казеина, таких как термостабильность, растворимость, влагоудерживающая и гелеобразующая способности, поверхностно-активные свойства, пенообразование и влияние на органолептические свойства продуктов. Рассмотрены имеющиеся примеры его применения в различных отраслях пищевой промышленности: в производстве высокобелковых и низкоуглеводных напитков, спортивного питания, йогуртов и десертов, твердых и плавленых сыров, а также в мясопереработке.

1. Amelia I., Drake M. A., Nelson B., Barbano D. M. A new method for the production of low-fat Cheddar cheese // J. Dairy Sci. 2013. No. 8. P. 4870-4884.

2. Bong D. D., Moraru C. I. Use of micellar casein concentrate for Greek-style yogurt manufacturing: Effects on processing and product properties // J. Dairy Sci. 2014. No. 3. P. 1259-1269.

3. Burd N. A., Yang Y., Moore D. R., Tang J. E., Tarnopolsky M. A., Phillips S. M. Greater stimulation of myofibrillar protein synthesis with ingestion of whey protein isolate v.micellar casein at rest and after resistance exercise in elderly men // Br. J. Nutr. 2012. No. 6. P. 958-962.

4. Cadesky L., Walkling-Ribeiro M., Kriner K. T., Karwe M. V. Structural changes induced by high-pressure processing in micellar casein and milk protein concentrates // J. Dairy Sci. 2017. No. 9. P. 7055-7070.

5. Carter B., Patel H., Barbano D. M., Drake M. A. The effect of spray drying on the difference in flavor and functional properties of liquid and dried whey proteins, milk proteins, and micellar casein concentrates // J. Dairy Sci. 2018. No. 5. P. 3900-3909.

6. Gaiani C., Banon S., Scher J., Schuck P., Hardy J. Use of a Turbidity Sensor to Characterize Micellar Casein Powder Rehydration: Influence of Some Technological Effects // J. Dairy Sci. 2005. No. 8. P. 2700-2706.

7. Hammam A. R. A., Martínez-Monteagudo S. I., Metzger L. E. Progress in micellar casein concentrate: Production and applications // Compr. Rev. Food. Sci. Food Saf. 2021. No. 5. P. 4426-4449.

8. Hammam A. R. A., Metzger L. E. Manufacturing of process cheese without emulsifying salt using acid curd // ADSA Annual Meeting. Цинциннати, Огайо, США, 2019.

9. Huppertz T., Fox P. F., Kelly A. L. The caseins: Structure, stability, and functionality // Proteins in Food Processing. 2018. P. 49-92.

10. Karlsson A. O., Ipsen R., Schrader K., Ardö Y. Relationship between physical properties of casein micelles and rheology of skim milk concentrate // J. Dairy Sci. 2005. No. 11. P. 3784-3797.

11. Lagrange V., Whitsett D., Burris C. Global market for dairy proteins // J. Food Sci. 2015. No. S1. P. A16-A22.

12. Lazzaro F., Saint-Jalmes A., Violleau F., Lopez C., Gaucher-Delmas M., Madec M.-N., Beaucher E., Gaucheron F. Gradual disaggregation of the casein micelle improves its emulsifying capacity and decreases the stability of dairy emulsions // Food Hydrocoll. 2017. P. 189-200.

13. Li B., Waldron D. S., Tobin J. T., Subhir S., Kelly A. L., McSweeney P. L. H. Evaluation of production of Cheddar cheese from micellar casein concentrate // Int. Dairy J. 2020. Номер статьи 104711.

14. Lu Y., McMahon D. J., Vollmer A. H. Investigating cold gelation properties of recombined highly concentrated micellar casein concentrate and cream for use in cheese making // J. Dairy Sci. 2016. No. 7. P. 5132-5143.

15. Morr C. V. Utilization of milk proteins as starting materials for other foodstuffs // J. Dairy Res. 1979. No. 2. P. 369-376.

16. Nasser S., Moreau A., Jeantet R., Hédoux A., Delaplace G. Influence of storage conditions on the functional properties of micellar casein powder // Food Bioprod. Process. 2017. P. 181-192.

17. Pierre A., Fauquant J., Le Graet Y., Piot M., Maubois Jl. Préparation de phosphocaséinate natif par microfiltration sur membrane // Le Lait. 1992. No. 5. P. 461-474.

18. Roman J. A., Sgarbieri V. C. The hydrophilic, foaming and emulsifying properties of casein concentrates produced by various methods // Int. J. Food Sci. Technol. 2006. No. 6. P. 609-617.

19. Salunke P. Impact of Transglutaminase on the Functionality of Milk Protein Concentrate and Micellar Casein Concentrate: диссертация. Брукингс, Южная Дакота, США, 2013. 316 p.

20. Sauer A., Moraru C. I. Heat stability of micellar casein concentrates as affected by temperature and pH // J. Dairy Sci. 2012. No. 11. P. 6339-6350.

21. Simov J., Maubois J.-L., Garem A., Camier B. Making of Kashkaval cheese from bovine micellar casein powder // Le Lait. 2005. No. 6. P. 527-533.

22. Tang J. E., Moore D. R., Kujbida G. W., Tarnopolsky M. A., Phillips S. M. Ingestion of whey hydrolysate, casein, or soy protein isolate: Effects on mixed muscle protein synthesis at rest and following resistance exercise in young men // J. Appl. Physiol. 2009. No. 3. P. 987-992.

23. Vogel K. G., Carter B. G., Cheng N., Barbano D. M., Drake M. A. Ready-to-drink protein beverages: Effects of milk protein concentration and type on flavor // J. Dairy Sci. 2021. No. 10. P. 10640-10653.

24. Vollmer A. H., Kieferle I., Pusl A., Kulozik U. Effect of pentasodium triphosphate concentration on physicochemical properties, microstructure, and formation of casein fibrils in model processed cheese // J. Dairy Sci. 2021. No. 11. P. 11442-11456.

25. Walstra P. On the Stability of Casein Micelles // J. Dairy Sci. 1990. No. 8. P. 1965-1979.

26. Xia X., Kelly A. L., Tobin J. T., Meng F., Fenelon M. A., Li B., McSweeney P. L. H., Kilcawley K. N., Sheehan J. J. Effect of heat treatment on whey protein-reduced micellar casein concentrate: A study of texture, proteolysis levels and volatile profiles of Cheddar cheeses produced therefrom // Int. Dairy J. 2022. Номер статьи 105280.

27. Надточий Л. А., Яковченко Н. В., Абдуллаева М. С., Лепешкин А. И., Кузнецова Е. Д., Предеина А. Л. Разработка технологии и состава высокобелковой смеси // Научный журнал НИУ ИТМО. Серия: Процессы и аппараты пищевых производств. 2016. № 4. С. 50-57.

28. Арсеньева Т. П., Лугова М. В., Яковченко Н. В. Разработка состава высокобелкового замороженного десерта для спортивного питания на козьем молоке // Ползуновский вестник. 2019. № 2. С. 26-31.

29. Джангирян Н. А., Шипулин В. И. Модификация функциональнотехнологических свойств мясного сырья и готовой продукции за счет применения молочных белков // Наука. Техника. Технологии (политехнический вестник). 2022. № 1. С. 42-50.

30. Черкашина Н. А. Основные свойства сухого молока и возможность его замены при производстве колбасных изделий // Все о мясе. 2011. № 4. С. 36-37.

31. Володин Д. Н., Топалов В. К., Евдокимов И. А., Куликова И. К., Шрамко М. И. Комплексный подход к производству белковых ингредиентов на основе молочного сырья // Молочная промышленность. 2022. № 1. С. 34-36.