RS59525B1 - Metoda za proizvodnju demineralizovane mlečne proteinske kompozicije, prilagođena posebno za organski sektor i demineralizovana mlečna proteinska kompozicija - Google Patents

Description

Opis

[0001] Pronalazak se uglavnom odnosi na postupak demineralizacije jedne mlečne proteinske kompozicije.

[0002] Pronalazak se, takođe, odnosi na jednu demineralizovanu mlečnu proteinsku kompoziciju koja se može dobiti takvim postupkom. EP-A-1031 288 predstavlja mineralnu mlečnu kompoziciju. WO-A-2013/068653 otkriva postupak za proizvodnju jednog mlečnog proizvoda. FR-A-3001 362 otkriva postupak za frakcionisanje rastvorljivih čestica graška. FR-A-2809 595 otkriva mlečni derivat koji ima selektivno modifikovani sastav minerala i amino-kiselina.

[0003] Od poznatih mlečnih proteinskih kompozicija, surutka je tečni deo koji nastaje koagulacijom mleka tokom proizvodnje sira.

[0004] Surutku čine uglavnom voda, laktoza, proteini i minerali. Jedan od načina upotrebe surutke je proizvodnja surutke u prahu kao sastojka za proizvodnju mleka za odojčad. Da bi se to postiglo, neophodno je posebno da se izvrši smanjenje sadržaja minerala kako bi se dobio proizvod bogat proteinima i laktozom.

[0005] Na poznati način, postupak demineralizacije surutke obuhvata posebno korak uklanjanja masnoće kako bi se smanjio sadržaj masnih materija u surutki, nakon čega sledi korak elektrodijalize kojim se dobija dijalizovana surutka koja sadrži 50 do 60 % manje minerala. Obrana i dijalizovana surutka tada prelazi u katjonski stub iz kojeg izlazi sa veoma smanjenom količinom katjona, zatim u anjonski stub iz kojeg surutka izlazi demineralizovana.

[0006] Ali regeneracija smola za izmenu jona uzrokuje upotrebu jakih baza i kiselina, kao što su natrijum karbonat, kalijum ili hlorovodonična kiselina, što može da smanji kvalitet dobijenog demineralizovanog proizvoda. Svojim delovanjem, jonoizmenjivačke smole izazivaju dodavanje egzogenih (spoljašnjih) mineralnih vrsta i zato se smatraju pomoćnim sredstvima za preradu u skladu s evropskim standardom CE 889/2008. Njihova upotreba u organskom sektoru je zbog toga zabranjena.

[0007] U ovom kontekstu, predmetni pronalazak je usmeren na metodu demineralizacije mlečne proteinske kompozicije bez ikakve upotrebe jonoizmenjivačkih smola i koja omogućava dobijanje nivoa demineralizacije od najmanje 90%, a poštujući mineralni profil koji je kompatibilan sa razvojem proizvoda kao što je mleko za odojče.

[0008] U tu svrhu, metoda za proizvodnju demineralizovane mlečne proteinske kompozicije je u osnovi okarakterisana po tome što obuhvata barem korake:

• pripreme ili snabdevanja mlečne proteinske kompozicije,

• ultrafiltracije pomenute mlečne proteinske kompozicije,

• nanofiltracije retentata ultrafiltracije dobijenog u prethodnom koraku, i

• elektrodijalize retentata nanofiltracije dobijenog u prethodnom koraku,

pri čemu je dati mjetoda lišena bilo kakvog koraka u kojem se koristi jonoizmenjivačka smola.

[0009] Tako je metoda pronalaska isključivo membranska metoda koja uključuje, određenim redosledom, korake ultrafiltracije, nanofiltracije i elektrodijalize. Metoda predmetnog pronalaska omogućava dobijanje 90% demineralizovane proteinsko mlečne kompozicije u kojoj se kontroliše sadržaj minerala omogućavajući naročito očuvanje odnosa kalcijuma i fosfora što je moguće bliže njihovom odnosu u mleku. To nije bio slučaj sa konvencionalnom metodom demineralizacije sa prelazom preko smola za izmenu jona kod koje je mnogo niži odnos kalcijuma i fosfora. Proteinska mlečna kompozicija, takođe, ima stopu denaturacije proteina mnogo nižu od one u kompozicijama dobijenim metodom demineralizacije u stanju tehnike koje uključuju smole za izmenu jona.

[0010] Metoda predmetnog pronalaska može, takođe, da obuhvati sledeće moguće odlike koje se razmatraju izolovano ili u bilo kojoj mogućoj tehničkoj kombinaciji:

• ultrafiltracioni retentat ima ukupni sadržaj azotne materije od najmanje 14% suvog ekstrakta.

• prema prvoj varijanti, mlečna proteinska kompozicija je surutka.

• surutka je dobijena iz organskog uzgoja.

• u drugoj varijanti, mlečna proteinska kompozicija je dobijena iz metode koja obuhvata najmanje sledeće korake:

• obzbeđivanje sirovog mleka,

• obiranje, termička obrada i bakterijsko prečišćavanje datog sirovog mleka,

• mikrofiltracija na membrani mleka dobijenog u prethodnom koraku, i

• prikupljanje mikrofiltracionog permeata koji formira mlečnu proteinsku kompoziciju.

• membrana za mikrofiltraciju ima poroznost između 0,1 i 0,2 mikrometra.

• sirovo mleko potiče iz organskog uzgoja.

[0011] Pronalazak se, takođe, odnosi na demineralizovnu mlečnu proteinsku kompoziciju koja se može dobiti postupkom kao što je prethodno opisano.

[0012] Mlečna proteinska kompozicija predmetnog pronalaska može, takođe, da sadrži sledeće moguće odlike koje se razmatraju izolovano ili prema svim mogućim tehničkim kombinacijama:

• u mlečno proteinskoj kompoziciji koja se može dobiti postupkom kao što je prethodno opisano, odnos između sadržaja kalcijuma i fosfora je veći od 0,65.

• u ovom slučaju, demineralizovana mlečna proteinska kompozicija može da sadrži: • kalcijum sa sadržajem manjim od 11 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • natrijum sa sadržajem manjim od 5 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • magnezijum sa sadržajem manjim od 3 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • kalijum sa sadržajem manjim od 5,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • hloride sa sadržajem manjim od 1,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije, i • fosfor sa sadržajem manjim od 8,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije.

• još tačnije, demineralizovana mlečna proteinska kompozicija može da sadrži:

• kalcijum sa sadržajem manjim od 7,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • natrijum sa sadržajem manjim od 3,65 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • magnezijum sa sadržajem manjim od 2,15 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • kalijum sa sadržajem manjim od 3,70 miligrama po gramu ukupne azotne materije, • hloride sa sadržajem manjim od 1,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije, i • fosfor sa sadržajem manjim od 7,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije.

• demineralizovana mlečna proteinska kompozicija koja se može dobiti postupkom kao što je prethodno opisano ima od ukupnog broja proteina više od 85 prirodnih proteina.

• demineralizovana mlečna proteinska kompozicija ima procenat prirodnih proteina veći od 90 ukupnih proteina.

• nivo agregacije proteina A-laktalbumina u datoj kompoziciji je manji od 5%.

• prosečni prečnik čestica tipa D4.3, demineralizovane mlečne proteinske kompozicije koja se može dobiti gore opisanim postupkom je manji od 0,3 mikrometra.

• prosečni prečnik tipa D4.3 čestica demineralizovane mlečne proteinske kompozicije je manji od 0,2 mikrometra i najmanje 40% čestica po volumenu imaju veličinu manju od 0,15 mikrometara.

[0013] Pronalazak se konačno odnosi na upotrebu demineralizovane proteinske kompozicije kao što je gore opisano, u kojoj se ova kompozicija koristi kao sastojak za proizvodnju mleka za odojčad.

[0014] Povoljno je to što mleko za odojčad potiče iz organskog uzgoja.

[0015] Ostale odlike i prednosti ovog pronalaska jasno će proizaći iz opisa koji je dat u daljem tekstu, koji je samo informativnog karaktera i nije ograničavajući, i koji upućuje na sledeće slike

• Slika 1 je sinoptička shema postupka za proizvodnju demineralizovane mlečne proteinske kompozicije prema pronalasku i prema dva različita načina snabdevanja ili proizvodnje mlečne proteinske kompozicije namenjene da prođe fazu demineralizacije,

• Slika 2 ilustruje sadržaj minerala, redom dobijen iz demineralizovane kompozicije predmetnog pronalaska i kompozicije iz stanja tehnike, kao i dozvoljene maksimume za ove minerale u mleku za odojčad,

• Slika 3 predstavlja spektar fluorescencije čistog rastvora alfalaktalbumina podvrgnutog fluktuacijama pH postupka prema ovom pronalasku,

• Slika 4 predstavlja spektar fluorescencije čistog rastvora alfalaktalbumina podvrgnutog fluktuacijama pH postupka poznatog u stanju tehnike, i

• Slika 5 ilustruje raspodelu veličine čestica u kompoziciji pronalaska i kompoziciji iz stanja tehnike.

[0016] Suština postupka predmetnog pronalaska je u sukcesiji redom koraka ultrafiltracije, nanofiltracije i elektrodijalize mlečne proteinske kompozicije. Ova mlečna proteinska kompozicija može, na primer, biti surutka ili obrano, baktofugirano, mikrofiltrirano termički obrađeno mleko.

[0017] U sledećem opisu, upotreba izraza „stanje tehnike“ odnosi se na postupak i pridruženu demineralizovanu kompoziciju dobijenu kada se koriste smole za izmenu jona.

[0018] Pozivajući se na Sliku 1, prvo se opisuje razvoj mlečne proteinske kompozicije 1 iz sirovog mleka 2. Sirovo mleko 2 je ukoliko je moguće organskog uzgoja.

[0019] Sirovo mleko 2 se prvo podvrgava obiranju 3 u standardnim uslovima sa temperaturom za uklanjanje masti od 50°C, a onda se obrano mleko 4 termički obrađuje 5 na temperaturi od oko 65°C-68°C manje od jedne minute. Ova termička obrada je namerno ograničena na ovaj korak da bi se izbegla agregacija proteina surutke na kazeinskim česticama (micelama) 3 i postigao najbolji prinos proteina u sledećem koraku mikrofiltracije.

[0020] Obrano i termički obrađeno mleko 6 tada je podvrgnuto mehaničkom baktofugiranju 7 da bi se osiguralo njegovo bakterijsko prečišćavanje i poboljšala obranost. Alternativno, može se obezbediti još jedna operacija prečišćavanja bakterija, kao što je, na primer, mikrofiltracija.

[0021] Obrano mleko, termički obrađeno i baktofugirano je podvrgnuto koraku ponovnog prerađivanja koji nije prikazan, na temperaturi od oko 50-52°C radi njegove pripreme za korak mikrofiltracije 10.

[0022] Sastav obranog termički obrađenog i baktofugiranog mleka, je dat u Tabeli 1 u daljem tekstu. Ukupna azotna materija uključuje uglavnom proteine, peptide i neproteinski azot, na primer ureu. U rezultatima predstavljenim u daljem tekstu, ukupna azotna materija se kvantifikuje sadržajem ukupnog azota destilacijom prema Kjeldahlovoj metodi.

Tabela 1: Sastav obranog, termički obrađenog i baktofugiranog mleka

[0023] Mikrofiltracija 10 je tangencijalna mikrofiltracija čija keramička membrana ima poroznost od 0,1 mikrometara. Njena radna temperatura je između 49 i 53°C, najbolje 52°C. Permeat 11 se podvrgava hlađenju 12 i preuzima se na temperaturi između 10 i 15°C, poželjno 12°C. Ohlađeni permeat 11 tada formira mlečnu proteinsku kompoziciju 1a koja je dobijena iz mleka i namenjena je da bude podvrgnuta narednim uzastopnim fazama koncentracije i demineralizacije koje će biti opisane kasnije.

[0024] Dobijena mlečna proteinska kompozicija 1a sadrži suvi ekstrakt od oko 57 do 62 g/kg, ukupan sadržaj azotnih materija od oko 9 do 12% u suvom ekstraktu i sadržaj masnih materija manje od 0,5% u suvom ekstraktu.

[0025] Mlečna proteinska kompozicija 1 može alternativno da se dobije iz surutke biološkog porekla 13 koja se podvrgava hlađenju 14 da bi se preuzela na temperaturi između 10 i 15°C, poželjno 12°C, i da bi formirala mlečnu proteinsku kompoziciju 1b.

[0026] Mlečna proteinska kompozicija 1 koja treba da bude demineralizovana može, prema tome, biti mlečna proteinska kompozicija la koja je dobijena iz mleka organskog porekla, ili mlečna proteinska kompozicija 1b, dobijena iz surutke sira organskog porekla. Mlečna proteinska kompozicija, naravno, može da ne bude organskog porekla.

[0027] Mlečno proteinska kompozicija 1 se podvrgava nizu membranskih operacija. Sledeći primer se odnosi na demineralizaciju mlečne proteinske kompozicije la iz mleka organskog porekla 2.

[0028] Prvo, mlečna proteinska kompozicija 1a podvrgava se ultrafiltracijskoj operaciji 15 iz koje se preuzima retentat 16. Ova operacija ultrafiltracije je slična pripremnoj koncentraciji i prvoj demineralizaciji mlečne proteinske kompozicije 1. Ova operacija ultrafiltracija 15 se izvodi tako da retentat 16 ima sadržaj suvog ekstrata veći od 60 g/kg, sadržaj masne materije manji od 0,5% suvog ekstrakta, ali naročito ukupan sadržaj azotnih materija manji od 15% suvog ekstrakta. Sadržaj nitrata i nitrita je nula ili skoro nula.

Ova operacija, takođe, omogućava povećanje ukupnog sadržaja azotne materije i delimično eliminisanje rastvorljivih katjona, što rezultira smanjenjem odnosa između dvovalentnih katjona i ukupnog sadržaja azone materije.

[0029] Ultrafiltracioni retentat 16 se zatim podvrgava operaciji nanofiltracije 17 koja omogućava koncentraciju ultrafiltracionog retentata 16 u više od 19% suvog ekstrakta i poželjno na više od 21% suvog ekstrata.

Ova operacija omogućava optimalizaciju rada sledećegt koraka elektrodijalize, pored ostalog, daljim obezbeđivanjem demineralizacije od 30 do 35 % minerala po težini.

Nanofiltracioni retentant 18 je prikupljen i ima, osim sadržaja suvog ekstrakta većeg od 21%, ukupni sadržaj azotnih materija veći od 13,6% suvog ekstrakta i uvek sadržaj masnih materija manji od 0,5% suvog ekstrakta.

[0030] Nanofiltracioni retentant 18 zatim se podvrgava operaciji elektrodijalize 19 koja se sprovodi pod pogodnim uslovima za dobijanje demineralizovane mlečno proteinske kompozicije 20. Tokom elektrodijalize, nanofiltracioni retentant 18 cirkuliše u odeljku za razblaživanje 21.

Pod dejstvom električnog polja, nanofiltracioni retentant 18 se demineralizuje i joni prelaze u odeljak za koncentraciju 22 selektivno prelazeći anjonske ili katjonske membrane 23. Cirkulacija nanofiltracionog retentata 18 vrši se sve dok se ne dostigne nivo demineralizacije za provodljivost između 0,3 i 0,5 mS/cm, poželjno između 0,3 i 0,4 mS/cm da bi se postigla još uspešnija demineralizacija.

[0031] Demineralizovana surutka 20 ima sadržaj suvog ekstrakta reda veličine od 192 do 194 grama po kilogramu, u svakom slučaju veći od 190 grama po kilogramu, sadržaj masnih materija manji od 0,5% suvog ekstrakta, sadržaj azotnih materija od 15 do 16% suvog ekstrakta, u svakom slučaju najmanje jednak 14% suvog ekstrakta, sadržaj laktoze manji od 83% suvog ekstrakta i sadržaj ostataka manji od 1% suvog ekstrakta, poželjno manji od 0,7% suvog ekstrakta. Sadržaj nitrata i nitrita je nula ili skoro nula.

[0032] Tabela 2 ispod prikazuje sinergiju operacija nanofiltracije i elektrodijalize. Od mlečne proteinske kompozicije 1 (kolona 1) dobijene iz sirovog mleka organskog porekla koje je prethodno podvrgnuto gore opisanom tretmanu i poznajući odgovarajuće procente demineralizacije za nanofiltraciju (kolona 2) i za elektrodializu (kolona 4) izračunavaju se teorijski sadržaji demineralizovane surutke (kolona 5). Ovi teorijski sadržaji odgovaraju sumi procenata demineralizacije nanofiltracije i elektrodijalize. U koloni 6 su navedeni mineralni sadržaji koji su stvarno dobijeni nakon nanofiltracije i elektrodijalize u kontekstu postupka pronalaska.

Tabela 2: Demonstracija sinergije etapa nanofiltracije i elektrodijalize

[0033] Tabela 3 dole prikazuje mineralne sastave demineralizovanih surutki na 90% u stanju tehnike i predmetnom pronalasku tako i odnos sadržaja kalcijuma i fosfora u njima.

Tabela 3: Mineralni sastav demineralizovanih mlečnih proteinskih kompozicija u stanju tehnike i u predmetnom pronalasku - poređenje odnosa sadržaja kalcijuma i fosfora

[0034] Iz tabela 2 i 3 se vidi da postupak prema predmetnom pronalasku omogućava dobijanje 90% demineralizovane mlečne proteinske kompozicije nizom membranskih procesa, bez upotrebe smola za zamenu katjona ili smola za zamenu anjona.

[0035] Štaviše, iz Tabele 2 gore se vidi da su stvarne stope demineralizacije dobijene postupkom pronalaska najmanje četiri puta veće od teoretski izračunatih.

[0036] Dalje je konstatovano da demineralizovana surutka prema predmetnom pronalasku ima i tu prednost što ima niski sadržaj fosfora i dovoljno kontrolisani sadržaj kalcijuma tako da odnos sadržaja kalcijuma i fosfora bude između 0,65 i 1,29. Ovaj odnos je blizak onom odnosu u mleku koji iznosi oko 1,25, za razliku od demineralizovane surutke iz dva postupka iz stanja tehnike koji imaju respektivni odnos kalcijuma i fosfora od 0,49 i 0,3.

[0037] Dobijanje većeg odnosa sadržaja kalcijuma i fosfora pogodno omogućava ograničavanje količine minerala koji se dodaju tokom daljeg razvijanja mleka za odojčad.

[0038] Slika 2 ilustruje sadržaj određenih minerala (natrijuma, kalijuma, kalcijuma, fosfora, magnezijuma i hlorida) izraženih u masi po 100 kkal (kcal) u kompoziciji napravljenoj od demineralizovane mlečne proteinske kompozicije i mleka, pre bilo kakve mineralne suplementacije, kako bi se napravilo mleko za odojčad.

Navedeni rezultati 30 odnose se na slučaj gde je demineralizovana mlečna proteinska kompozicija ona iz pronalaska, a rezultati navedeni kao 31 odnose se na slučaj gde je demineralizovana mlečna proteinska kompozicija ona iz stanja tehnike. Na ovoj slici su, takođe, prikazani dozvoljeni maksimumi za ove minerale (navedeni kao 32) u mleku za odojčad.

Nađeno je da demineralizovana mlečna proteinska kompozicija predmetnog pronalaska, kada se meša sa mlekom za proizvodnju mleka za odojčad, na primer mleka za prvu godinu života, ima mineralni profil znatno ispod maksimalno dozvoljenih propisa. Ovi rezultati, takođe, prikazuju veliku moguću latentnost za dodavanje određenih minerala prema vrsti ciljanog mleka za odojčad, bez prekoračenja dozvoljenih maksimuma.

[0039] Postupak predmetnog pronalaska opisan u ovom primeru tehničkog rešenja odnosi se na demineralizaciju bilo koje mlečne proteinske kompozicije.

[0040] Postupak predmetnog pronalaska omogućava proizvodnju nove proizvodne linije od 90% demineralizovane mlečne proteinske kompozicije sa specifičnim mineralnim profilom kompatibilnim sa mlečnom formulacijom za odojčad i samo pomoću membranskih metoda filtriranja i demineralizacije. Dobijena demineralizovana mlečna proteinska kompozicija je u skladu sa specifičnim jonskim specifikacijama, naročito da bi mogla da se koristi kao sastojak u proizvodnji mleka za odojčad. Postupak ovog pronalaska ne zahteva dodavanje tehnološkog pomagala koje modifikuje unutrašnji sastav proizvoda. Odsustvo smola za razmenu jona omogućava da dobijena demineralizovana mlečno proteinska kompozicija ispuni uslove opisane u evropskoj uredbi CE 889/2008 koja reguliše proizvodnju prerađenih proizvoda organskog porekla, uz jedini uslov da su sirovo mleko ili surutka koji se koriste za pravljenje mlečne proteinske kompozicije iz organskog uzgoja.

[0041] Podnosilac zahteva je sa iznenađenjem primetio da je postupak pronalaska imao povoljne posledice na demineralizovanu mlečnu proteinsku kompoziciju usled čega se prevazilazi primarni cilj proizvodnje demineralizovane mlečne kompozicije bez upotrebe jonoizmenjivačkih smola.

[0042] U stvari, prvo je otkriveno da je nivo prirodnih proteina u demineralizovanoj mlečnoj proteinskoj kompoziciji iz predmetnog pronalaska očigledno veći od nivoa prirodnih proteina prisutnih u demineralizovanoj kompoziciji iz stanja tehnike. Drugim rečima, nivo denaturacije proteina u demineralizovanoj mlečnoj proteinskoj kompoziciji predmetnog pronalaska je mnogo niži od nivoa denaturacije proteina u demineralizovanoj kompoziciji iz stanja tehnike.

[0043] Ovaj nizak nivo denaturacije direktno je povezan sa postupkom pronalaska koji ne uključuje ni značajne razlike u pH ni značajnu termičku obradu kao što je pokazano u daljem tekstu.

[0044] Slike 3 i 4 prikazuju, redom, za demineralizovanu proteinsku kompoziciju ovog pronalaska i za demineralizovanu kompoziciju iz stanja tehnike, svojstvene spektre fluorescencije na čistom rastvoru alfa-laktalbumina u kojem su primenjena variranja pH procesa ovog pronalaska i procesa iz stanja tehnike. Ove slike odražavaju fluorescenciju koja se emituje tokom ekscitacije amino-kiselina „triptofan“ prisutnih u alfa-laktalbuminu.

[0045] U postupku pronalaska u kome se ne vrši podešavanje pH, pH varira od oko 6,7 do 5,3.

[0046] Pozivajući se na sliku 3, krivulja označena kao 33 predstavlja spektar fluorescencije rastvora alfa-laktalbumina pri pH od 6,7. Ova krivulja ima maksimalnu lambdu od 329 nanometara, što je karakteristično za prirodno stanje ovog proteina. Krivulja označena kao 34 predstavlja fluorescentni spektar rastvora alfa-laktalbumina pri pH od 5,3. Može se videti da se izgled spektra menja tako što se širi i pokazuje najači intenzitet smanjene fluorescencije. Ova modifikacija spektra ilustruje promenu proteinskih struktura što je karakteristično za fenomen agregacije proteina.

[0047] Krivulja označena kao 35 predstavlja fluorescentni spektar rastvora alfa-laktalbumina kada je pH od 5,3 porasla na 6,7 kako bi se proverila reverzibilnost modifikacija proteinskih struktura. Zatim, primećujemo da oblik krivulje ponovo postaje identičan sa početnom krivuljom 33. Maksimalni intenzitet fluorescencije je ponovo 329 nanometara.

[0048] Ovi rezultati pokazuju da ako zakiseljavanje pri minimalnoj pH od 5,3 dovede do pojave agregacije proteina, ova agregacija je potpuno reverzibilna. Tako je struktura proteina u demineralizovanoj kompoziciji prema predmetnom pronalasku pod slabim zakiseljavanjem pri pH od 5,3 u potpunosti zaštićena.

[0049] U postupku iz stanja tehnike u kome su se koriste smole za izmenu jona, pH varira od oko 6,5 do minimalne pH između 2 i 2,5 pre nego što se podesi na 6,5. Postupak iz stanja tehnike, takođe, uključuje izvođenje termičke obrade veće od 90°C kao što će biti detaljnije prikazano u nastavku.

[0050] Uz upućivanje na sliku 4, krivulja 36, poput krivulje 33 na slici 3, predstavlja spektar fluorescencije rastvora alfa-laktalbumina pri pH od 6,7 i ima maksimalnu talasnu dužinu emisije od 329 nanometara. Krivulja 37 ilustruje spektar dobijen kada se rastvor alfa-laktalbumina dovede do pH od 2,4, a krivulja 38 ilustruje spektar dobijen kada se rastvor alfa-laktalbumina na pH 2,4 podvrgne termičkoj obradi na 95°C.

[0051] Konstatuje se da ako krivulje 37 i 38 idu jedna preko druge, one su pomerane u odnosu na krivulju 36 koja nosi maksimalnu talasnu dužinu emisije na 334 nanometara. Ovaj pomak ka većim maksimalnim talasnim dužinama emisija ilustruje delimično razvlačenje jedinstvene strukture proteina.

[0052] Krivulja 39 predstavlja spektar fluorescencije rastvora alfa-laktalbumina kada je pH vrednost 2,4 sa termičkom obradom (krivulja 38) porasla na 6,5.

[0053] Utvrđeno je da krivulja 39 ne može da preklopi početnu krivulju 36, intenzitet fluorescencije je niži, a maksimalna talasna dužina smanjena na oko 324 nanometara.

[0054] Kao rezultat, modifikacije proteinske strukture indukovane zakiseljavanjem pri pH 2,4 sa ili bez termičke obrade nisu reverzibilne za demineralizovanu kompoziciju iz stanja tehnike, što odražava gubitak prirodnog stanja proteina.

[0055] Pored varijacija pH vrednosti, koje su u procesu pronalaska mnogo manje nego u procesima iz stanja tehnike, temperaturne varijacije kojima su proteini izloženi u postupku pronalaska su, takođe, manje nego u postupcima iz stanja tehnike što garantuje očuvanje prirodne strukture proteina.

[0056] U postupku pronalaska, temperatura reda veličine od 65°C do 68°C se primenjuje tokom termičke obrade obranog mleka, a zatim se temperatura tokom demineralizacije promeni na 10°C-12°C. Po izboru, korak pasterizacije na 72°C tokom nekoliko sekundi može se primeniti na demineralizovanu kompoziciju. U postupcima iz stanja tehnike, upotreba surutke kao sirovine zahteva prvu operaciju pasterizacije koja se vrši na temperaturi iznad 72°C, a zatim, nakon demineralizacije, izvodi se drugi korak pasterizacije na višoj temperaturi od 90°C.

[0057] Uzimajući u obzir temperature nepovratne termodenaturacije tri glavne vrste proteina prisutne u rastvorljivoj fazi mleka, naime, albumina iz goveđeg seruma, alfa-laktalbumina i betalaktoglobulina, koje redom iznose 63°C, 69°C i 72°C, otkriveno je da su temperature postupka prema predmetnom pronalasku niže od temperatura denaturacije alfa-laktalbumina i beta-laktoglobulina. Kao rezultat toga, stanje ovih proteina nije modifikovano postupkom pronalaska. Suprotno tome, temperature procesa iz stanja tehnike dovode do modifikacije struktura ove tri vrste proteina.

[0058] U Tabeli 4 su prikazani analitički rezultati doziranja proteina što omogućava karakterizaciju nivoa proteina u njihovom matičnom stanju i nivoe njihove agregacije.

[0059] Proteinski sastav demineralizovanih mlečnih kompozicija određen je pomoću jedne hemijske metode (doziranje azota Kjeldahl tehnikom) i pomoću tečne hromatografije u inverznoj fazi koja je izvršena zahvaljujući analizama u različitim operativnim uslovima.

[0060] Sastav rastvorljivih proteina je određen hromatografijom u tečnoj fazi nakon uklanjanja denaturiranih proteina i nataloženog kazeina pri pH od 4,6. Ova analiza omogućava utvrđivanje količine proteina prisutnih u prirodnom stanju.

[0061] Ukupna analiza proteina je, takođe, određena nakon disocijacije agregata. Ova tehnika omogućava posebno merenje ukupne denaturacije proteina uzorka (nivo agregacije), ali i pojedinačnih proteina.

[0062] Rezultati Tabele 4 su, takođe, predstavljeni za najreprezentativnije proteine, a to su betalaktoglobulin i Kapa kazein, dva proteina osetljiva na toplotu koji zajedno agregiraju pod uticajem toplotnih tretmana, kao i za alfa-laktalbumin koji je protein od nutritivnog značaja u ishrani odojčadi.

Tabela 4: Analitički rezultati kvantne analize proteina u sastavu ovog pronalaska i u kompoziciji stanja tehnike.

[0063] Rezultati predstavljeni u Tabeli 4 potvrđuju da je procenat prirodnih proteina u demineralizovanoj kompoziciji iz predmetnog pronalaska značajno veći od procenta kompozicija iz stanja tehnike. Takođe je primećeno da su nivoi agregacije beta-laktoglobulina i Kapa kazeina mnogo niži u kompoziciji pronalaska. Konačno, nivo agregacije alfa-laktalbumina je, takođe, nizak.

[0064] Uz upućivanje na Sliku 5 koja prikazuje veličinu čestica prisutnih u kompoziciji predmetnog pronalaska (krivulja 41) i kompoziciji iz stanja tehnike (krivulja 42). Veličina čestica se meri granulometrijom. U kompoziciji predmetnog pronalaska, primećuje se relativno homogena raspodela veličine čestica, većinom su veoma sitne čestice a vrlo malog broja su čestice (ili agregati čestica) nešto veće veličine. Prosečni prečnik tipa D4,3 je 0,19 mikrometara, a 50% čestica (po zapremini) ima veličinu manju od 0,14 mikrometra.

[0065] Suprotno tome, raspodela veličine je bimodalna za kompozicije iz stanja tehnike, sa populacijom male veličine i populacijom koja odgovara velikim agregatima. Ovi podaci nalaze se u karakterističnim veličinama, sa prosečnim prečnikom tipa D4.3 od 5,17 mikrometara, i 50% i 90% čestica (po zapremini) imaju veličine veće od 0,75 mikrona i 11,8 mikrona.

[0066] Ovi rezultati su u skladu sa očuvanjem strukture proteina koje je rezultat postupka pronalaska, jer je tako utvrđeno da većina čestica kompozicije ovog pronalaska nije agregovano dok suprotno tome, u sastavu iz stanja tehnike, osim što su denaturirani, proteini su uglavnom u obliku agregata.

[0067] Prethodno je pokazano da su proteini surutke demineralizovane kompozicije ovog pronalaska najvećim delom sačuvani u svom prirodnom stanju, a ne agregirani. Suprotno tome, proteini surutke iz kompozicija iz stanja tehnike su u delimično denaturiranom i agregiranom stanju, sa mešavinom pojedinačnih proteina i većih agregata.

[0068] Ovo dovodi do razlike u ponašanju proteina surutke iz kompozicije pronalaska i kompozicije stanja tehnike, a naročito do razlike u interakciji sa kazeinskim česticama (micelama) koje donosi mlečni sastojak formule za odojčad.

[0069] Ova razlika u strukturnom stanju proteina surutke će uticati na njihovu sposobnost interakcije sa micelarnom strukturom tokom koraka termičke obrade koja prethodi dehidraciji mleka za odojčad.

[0070] U stvari, prirodni proteini surutke imaju veći kapacitet za vezivanje na površini micelarne strukture nego agregirani denaturisani proteini surutke. Homogenost i debljina prevlake surutke na micelarnoj površini biće stoga veća u slučaju kompozicije pronalaska što bi moglo uticati na pristupačnost kazeinskih micela, odložiti njihovu degradaciju nastalu usled digestivnih enzima u gastrointestinalnom traktu i uticati na nivo alergenosti kazeina tako što zaista smanjuju alergenost kompozicije pronalaska.

[0071] Tabela 5 dole prikazuje nivo esencijalnih amino-kiselina od najvećeg nutritivnog interesa (histidin, triptofan, tirozin i leucin), esencijalne i poluesencijalne amino-kiseline i razgranate aminokiseline u demineralizovanoj kompoziciji pronalaska i u demineralizovanoj kompoziciji iz stanja tehnike. Sadržaj esencijalnih amino-kiselina je posebno važan parametar u mleku za odojčad, jer novorođenče nema sposobnost da ih sintetiše; te se stoga moraju obezbediti kroz ishranu, posebno pre faze diverzifikacije ishrane (uvođenja čvrste hrane).

Tabela 5: Količina esencijalnih amino-kiselina od najvećeg nutritivnog interesa, esencijalnih i poluesencijalnih amino-kiselina i razgranatih amino-kiselina u sastavu predmetnog pronalaska i u sastavu prema stanju tehnike

[0072] Konstatujemo da kompozicija predmetnog pronalaska ima visok sadržaj esencijalnih aminokiselina, posebno onih od velikog nutritivnog interesa.

[0073] Ovaj rezultat je posebno važan za triptofan. Zapravo, propisi zabranjuju suplementaciju triptofanom u svim njegovim oblicima u organskom mleku za odojčad. A triptofan je prisutan u velikim količinama u majčinom mleku i aktivno učestvuje u zdravom razvoju novorođenčeta. Prema tome, kompozicija predmetnog pronalaska je prirodno bliska sastavu majčinog mleka, takođe sa stanovišta sadržaja triptofana.

[0074] Pored toga, triptofan je opisan kao prekursor serotonina i melatonina. Triptofan bi tako igrao pozitivnu ulogu u regulaciji sna i stresa, kao i u koncentraciji.

[0075] Konačno, vršene su granulometrijske analize na masnoći koja formira supernatant, nakon centrifugiranja, mleka u prahu za odojčad, pri čemu je suprenatant izrađen iz kompozicije predmetnog pronalaska ili iz kompozicije prema stanju tehnike.

[0076] Veličina čestica meri se tehnikom merenja granulometrijom koja omogućava merenje veličine pojedinačnih kapljica lipida kada se merenje vrši u prisustvu SDS i veličine agregata lipidne kapljice u slučaju kada postoji flokulacija (merenje samo u vodi). U poslednjem slučaju, rezultati se izražavaju u D4.3 (u mikrometrima) koji se povećava sa stopom agregacije kapljica.

[0077] Utvrđeno je da prosečni prečnik tipa D4.3 za kompoziciju pronalaska iznosi 0,75 ± 0,03 mikrometara, dok je prosečni prečnik tipa D4.3 za kompoziciju iz stanja tehnike: 4,59 ± 0,05 mikrometara. Tako se može videti da je fenomen flokulacije mnogo manje važan u mleku u prahu za odojčad, napravljenom iz kompozicije ovog pronalaska, pri čemu je većina masnih kuglica u individualizovanom stanju. Suprotno tome, u mleku u prahu napravljenom od kompozicije iz stanja tehnike primećena je nimalo beznačajna proporcija agregata masnih zrnaca.

[0078] Takođe je utvrđeno da je prosečna veličina pojedinih masnih zrnaca za kompoziciju ovog pronalaska 0,51 ± 0,02 mikrona, dok je prosečna veličina pojedinačnih masnih zrnaca za kompoziciju iz stanja tehnike: 0,59 ± 0,02 mikrometara.

[0079] Ovo dovodi do veće stabilnosti mleka u prahu za odojčad iz kompozicije pronalaska. Ova povoljnija organizacija masti je nesumnjivo povezana sa najmanjom denaturacijom proteina tokom postupka pronalaska i privilegovanom interakcijom proteina kompozicije sa micelarnim strukturama, kao što je ranije pomenuto.

[0080] Prethodno je pokazano da, pored korisnih efekata na kvalitet proteina, postupak pronalaska i rezultirajuća demineralizovana kompozicija, takođe, doprinose boljoj funkcionalnosti gotovog proizvoda.

[0081 Prethodno pomenute kompozicije pronalaska su uglavnom povezane sa činjenicom da postupak ovog pronalaska ne stvara prekomerno zakiseljavanje ili preteranu toplotnu obradu koja bi verovatno promenila proteine i ostale sastojke sirovine.

[0082] Ostajući u okviru pronalaska, gore opisana demineralizovana kompozicija može se dobiti i drugom metodom od prethodno opisane, pod uslovom da poštuje male fluktuacije pH i temperature.

Claims (18)

Patentni zahtevi

1. Metoda za proizvodnju demineralizovane mlečne proteinske kompozicije, naznačena time što obuhvata barem korake:

- pripreme (2, 3, 5, 7, 9, 10, 12) ili obezbeđivanja mlečne proteinske kompozicije (1, 1a, 1b), - ultrafiltracije (15) date mlečne proteinske kompozicije (1),

- nanofiltracije (17) ultrafiltracionog retentata (16) dobijenog u prethodnom koraku, i

- elektrodijalize (19) nanofiltracionog retentata (18) dobijenog u prethodnom koraku,

pri čemu je navedena metoda bez bilo kog prelaska preko jonoizmenjivačkih smola.

2. Metoda prema patentnom zahtevu 1, naznačena time što ultrafiltracioni retentat (16) ima ukupan sadržaj azotne materije najmanje jednak 14% sadržaja suvog ekstrakta.

3. Metoda prema bilo kojem od patentnih zahteva 1 i 2, naznačena time što je mlečna proteinska kompozicija (1) surutka (13) za proizvodnju sira.

4. Metoda prema patentnom zahtevu 3, naznačena time što surutka (13) za proizvodnju sira potiče iz organskog uzgoja.

5. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 1 i 2, naznačena time što je mlečna proteinska kompozicija (1) dobijena iz metode koja obuhvata barem korake:

- obezbeđivanja sirovog mleka (2),

- obiranja (3), termičke obrade (5) i bakterijskog prečišćavanja (7) navedenog sirovog mleka (2),

- membranske mikrofiltracije (10) mleka dobijenog u prethodnom koraku, i

- prikupljanja mikrofiltracijskog permeata (11) koji formira mlečnu proteinsku kompoziciju (1a).

6. Metoda prema patentnom zahtevu 5, naznačena time što mikrofiltraciona membrana ima poroznost između 0,1 i 0,2 mikrometra.

7. Metoda prema bilo kom od patentnih zahteva 5 i 6, naznačena time što sirovo mleko (2) potiče iz organskog uzgoja.

8. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija, naznačena time što se može dobiti pomoću metode prema bilo kom od patentnih zahteva 1 do 7.

9. Demineralizovana proteinska mlečna kompozicija prema patentnom zahtevu 8, naznačena time što je odnos sadržaja kalcijuma i sadržaja fosfora veći od 0,65.

10. Demineralizovana proteinska mlečna kompozicija prema patentnom zahtevu 9, naznačena time što sadrži:

• kalcijum sa sadržajem manjim od 11 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• natrijum sa sadržajem manjim od 5 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• magnezijum sa sadržajem manjim od 3 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• kalijum sa sadržajem manjim od 5,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• hloride sa sadržajem manjim od 1,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije, i

• fosfor sa sadržajem manjim od 8,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije.

11. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema bilo kom od patentnih zahteva 9 i 10, naznačena time što sadrži:

• kalcijum sa sadržajem manjim od 7,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• natrijum sa sadržajem manjim od 3,65 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• magnezijum sa sadržajem manjim od 2,15 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• kalijum sa sadržajem manjim od 3,70 miligrama po gramu ukupne azotne materije,

• hloride sa sadržajem manjim od 1,5 miligrama po gramu ukupne azotne materije, i

• fosfor sa sadržajem manjim od 7,7 miligrama po gramu ukupne azotne materije.

12. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema patentnom zahtevu 8, naznačena time što ima procenat prirodnih proteina u odnosu na ukupne proteine koji je veći od 85.

13. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema patentnom zahtevu 12, naznačena time što ima procenat prirodnih proteina u odnosu na ukupne proteine koji je veći od 90.

14. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema bilo kom od patentnih zahteva 12 i 13, naznačena time što je nivo agregacije proteina A-laktalbumina u navedenoj kompoziciji manji od 5%.

15. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema patentnom zahtevu 8, naznačena time što je prosečni prečnik čestica tipa D4,3 navedene kompozicije manji od 0,3 mikrometra.

16. Demineralizovana mlečna proteinska kompozicija prema patentnom zahtevu 15, naznačena time što je prosečni prečnik čestica tipa D4,3 navedene kompozicije manji od 0,2 mikrometra i što najmanje 40% čestica po zapremini ima veličinu manju od 0,15 mikrometara.

17. Primena demineralizovane mlečne proteinske kompozicije prema bilo kom od patentnih zahteva 8 do 16, u kojoj se navedena demineralizovana mlečna proteinska kompozicija primenjuje kao sastojak za proizvodnju mleka za odojčad.

18. Primena prema patentnom zahtevu 17, naznačena time što je mleko za odojčad dobijeno iz organskog uzgoja.