foodsystFood systemsПищевые системы2618-97712618-7272Федеральный научный центр пищевых систем им. В.М. Горбатова РАН10.21323/2618-9771-2020-4-2-117-125foodsyst-112Research ArticleСтатьиPreparation and use of the whey protein microparticulate in the sour cream production technologyПолучение и применение микропартикулята сывороточных белков в технологии производства сметаныhttps://orcid.org/0000-0002-3474-2534МельниковаЕ. И.MelnikovaE. I.

Мельникова Елена Ивановна — доктор технических наук, профессор, профессор, кафедра технологии продуктов животного происхождения

394036, Воронеж, пр. Революции, 19

Elena I. Melnikova — doctor of technical sciences, professor, professor, Department of Technology of Animal Products

19, Revolution Av., 394036, Voronezh

melnikova@molvest.ruhttps://orcid.org/0000-0002-0955-6238СтаниславскаяЕ. Б.StanislavskayaE. B.

Станиславская Екатерина Борисовна — доктор технических наук, доцент, профессор, кафедра технологии продуктов животного происхождения

394036, Воронеж, пр. Революции, 19

Ekaterina B. Stanislavskaya — doctor of technical sciences, docent, professor, Department of Technology of Animal Products

19, Revolution Av., 394036, Voronezh

tereshkova-katia@yandex.ruВоронежский государственный университет инженерных технологийРоссияVoronezh State University of Engineering TechnologiesRussian Federation20212207202142117125Copyright © Melnikova E.I., Stanislavskaya E.B., 20212021Мельникова Е.И., Станиславская Е.Б.Melnikova E.I., Stanislavskaya E.B.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.fsjour.com/jour/article/view/112

One of the promising directions in the application of the valuable whey protein cluster is production of the whey protein microparticulate. The aim of the study was modification of the whey protein cluster to obtain the whey protein microparticulate and its use in the sour cream production technology. Cheese whey, whey protein microparticulate and sour cream were used as the objects of the research. The microparticulate production technology included purification of cheese whey from casein and fat, ultrafiltration, thermomechanical treatment. The composition of the objects of the research, their physico-chemical properties were determined according to the Russian standards. During investigations, the bifidogenic properties of the microparticulate, its high antioxidant activity, water- and fat-binding capacities as well as emulsifying capacity were confirmed. The data about an effect of the microparticulate on the physico-chemical and biochemical processes in sour cream production are presented. Addition of the microparticulate stimulated lactose fermentation, influenced sour cream consistency increasing product viscosity and reducing syneresis. The recommended dose of the microparticulate in the sour cream composition was 15%. Quality indicators of sour cream corresponded to the requirements of the normative documentation. Addition of the microparticulate imparted more pronounced aroma to the product. Higher content of lactic acid microorganisms was observed in the finished product compared to the control sample. The prebiotic properties of the microparticulate improved viability of starter cultures during storage. Formation of free fatty acids in the experimental sample during storage was more intensive compared to the control, while fat oxidation was less pronounced. The use of the whey protein microparticulate in sour cream production is characterized by many advantages: it allows achieving an increase in the effectiveness of milk processing, facilitates sustainability, production profitability, improves finished product quality.

Одним из перспективных направлений реализации ценного белкового кластера молочной сыворотки является получение микропартикулята сывороточных белков. Цель работы  — модификация белкового кластера молочной сыворотки для получения микропартикулята сывороточных белков и реализации его в технологии производства сметаны. В качестве объектов исследования рассматривали подсырную сыворотку, микропартикулят сывороточных белков, а также сметану. Технология получения микропартикулята включала очистку подсырной сыворотки от казеина и жира, ультрафильтрацию, термомеханическую обработку. Показатели состава объектов исследования, их физико-химические свойства определяли в соответствии с российскими стандартами. В ходе работы подтверждены бифидогенные свойства микропартикулята, его высокая антиоксидантная активность, водо-, жиросвязывающая и эмульгирующая способности. Представлены сведения о влиянии микропартикулята на физико-химические и биохимические процессы при производстве сметаны. Внесение микропартикулята стимулировало сбраживание лактозы, оказывало влияние на консистенцию сметаны, повышая вязкость продукта и снижая синерезис. Рекомендуемая доля микропартикулята в составе сметаны составила 15%. Качественные показатели сметаны отвечали требованиям нормативной документации. Внесение микропартикулята придавало продукту более выраженный аромат. В  готовом продукте было отмечено более высокое содержание молочнокислых микроорганизмов, чем в контрольном образце. Пребиотические свойства микропартикулята улучшали выживаемость микрофлоры заквасочных культур при хранении. Образование свободных жирных кислот опытного образца в процессе хранения происходило более интенсивно, чем в контроле, в то время как окисление жира было менее выраженным. Применение микропартикулята сывороточных белков в производстве сметаны характеризуется многочисленными преимуществами: позволяет добиться повышения эффективности переработки молока, способствует экологичности, рентабельности производства, улучшает качество готового продукта.

молочная сывороткакластерная модификациямембранный методβ-лактоглобулинультрафильтрациятермомеханичесая обработкаmilk wheycluster modificationmembrane methodβ-lactoglobulinultrafiltrationthermomechanical treatmentReferencesКороткий, И.А., Плотников, И.Б., Мазеева, И.А. (2019). Современные тенденции в переработке молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств, 49(2), 227–234. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2019–2–227–234Korotkiy, I.A., Plotnikov, I.B., Mazeeva, I.A. (2019). Current trends in whey processing. Food Processing: Techniques and Technology, 49(2), 227– 234. https://doi.org/10.21603/2074–9414–2019–2–227–234 (In Russian)Информационно-аналитический отчет о ситуации в молочной отрасли. Предварительные итоги 2019 года. Электронный ресурс: http://www.souzmoloko.ru/materiali/Predvaritelnye-itogi 2019.pdf. Дата обращения 14.04.2021Information and analytical report on the situation in the dairy industry. Preliminary results of 2019. Retrieved from http://www.souzmoloko.ru/materiali/Predvaritelnye-itogi 2019.pdf. Accessed April 14, 2021 (In Russian)Ahmad, T., Aadil, R. M., Ahmed, H., Rahman, U. U., Soares, B. C. V., Souza, S. L. Q. et al. (2019). Treatment and utilization of dairy industrial waste: A review. Trends in Food Science and Technology, 88, 361–372. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.04.003Ahmad, T., Aadil, R. M., Ahmed, H., Rahman, U. U., Soares, B. C. V., Souza, S. L. Q. et al. (2019). Treatment and utilization of dairy industrial waste: A review. Trends in Food Science and Technology, 88, 361–372. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2019.04.003Евдокимов И. А., Кравцов В. А., Федорцов Н. М., Богоровская М. А., Бобрышева Т. Н., Золоторева М. С. и др. (2021). Состав и свойства микропартикулятов сывороточных белков. Молочная промышленность, 4, 40–44. https://doi.org/10.31515/1019–8946–2021–04–40–44Evdokimov, I.A., Kravtsov, V.A., Fedortsov, N.M., Bogorovskaya, M.A., Bobrysheva, T.N., Zolotoreva, M.S. et al. (2021). Composition and properties of whey protein microparticulates. Dairy Industry, 4, 40–44. https://doi.org/10.31515/1019–8946–2021–04–40–44 (In Russian)Золотарева М. С., Володин Д. Н., Евдокимов И. А., Харитонов В. Д. (2018). Мембранные технологии для обеспечения эффективности и безопасности молочного производства. Молочная промышленность, 5, 36–39.Zolotareva, M.S., Volodin, D.N., Evdokimov, I.A., Haritonov, V.D. (2018). Membrane technologies for ensuring efficiency and safety of milk processing. Dairy Industry, 5, 36–39. (In Russian)Tamime, A.Y. (2013). Membrane Processing: Dairy and Beverage Applications. US: Wiley-Blackwell, 2013.Tamime, A.Y. (2013). Membrane Processing: Dairy and Beverage Applications. US: Wiley-Blackwell, 2013.Khramtsov, A.G., Babenyshev, S.P., Zhidkov, V.E., Mamay, D.S., Nurullo, M., Mamay, A.V. (2021, 18–20 ноября). Membrane purification of secondary milk raw materials: intensification of processes. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk, Russian Federation, 2021. P. 32060. https://doi.org/10.1088/1755–1315/677/3/032060Khramtsov, A.G., Babenyshev, S.P., Zhidkov, V.E., Mamay, D.S., Nurullo, M., Mamay, A.V. (2021, 18–20 ноября). Membrane purification of secondary milk raw materials: intensification of processes. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. Krasnoyarsk, Russian Federation, 2021. P. 32060. https://doi.org/10.1088/1755–1315/677/3/032060de Castro, R. J. S., Domingues, M. A. F., Ohara, A., Okuro, P. K., dos Santos, J. G., Brexó, R. P. et al. (2017). Whey protein as a key component in food systems: Physicochemical properties, production technologies and applications. Food Structure, 14, 17–29. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2017.05.004de Castro, R. J. S., Domingues, M. A. F., Ohara, A., Okuro, P. K., dos Santos, J. G., Brexó, R. P. et al. (2017). Whey protein as a key component in food systems: Physicochemical properties, production technologies and applications. Food Structure, 14, 17–29. https://doi.org/10.1016/j.foostr.2017.05.004Баранов, С.А., Евдокимов, И.А., Гордиенко, Л.А., Шрамко, М.И. (2020). Влияние микропартикулята сывороточных белков на показатели кисломолочных напитков. Молочная промышленность, 9, 59–62. https://doi.org/10.31515/1019–8946–2020–09–59–61Baranov, S.A., Evdokimov, I.A., Gordienko, L.A., Shramko, M.I. (2020). The effect of whey protein microparticulate on properties of fermented milk drinks. Dairy Industry, 9, 59–62. https://doi.org/10.31515/1019–8946–2020–09–59–61 (In Russian)Гунькова, П.И., Горбатова, К.К. (2015). Биотехнологические свойства белков молока. СПб.: ГИОРД, 2015.Gunkova, P.I., Gorbatova, K.K. (2015). Biotechnological properties of milk proteins. Saint-Petersburg: GIORD, 2015.Liu, K., Tian, Y., Stieger, M., Van der Linden, E., Van de Velde, F. (2016). Evidence for ball-bearing mechanism of microparticulated whey protein as fat replacer in liquid and semi-solid multi-component model foods. Food Hydrocolloids, 52, 403–414. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.07.016Liu, K., Tian, Y., Stieger, M., Van der Linden, E., Van de Velde, F. (2016). Evidence for ball-bearing mechanism of microparticulated whey protein as fat replacer in liquid and semi-solid multi-component model foods. Food Hydrocolloids, 52, 403–414. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2015.07.016Olivares, M. L., Shahrivar, K., de Vicente, J. (2019). Soft lubrication characteristics of microparticulated whey proteins used as fat replacers in dairy systems. Journal of Food Engineering, 245, 157–165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.10.015Olivares, M. L., Shahrivar, K., de Vicente, J. (2019). Soft lubrication characteristics of microparticulated whey proteins used as fat replacers in dairy systems. Journal of Food Engineering, 245, 157–165. https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2018.10.015Ipsen, R. (2017). Microparticulated whey proteins for improving dairy product texture. International Dairy Journal, 67, 73–79. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.08.009Ipsen, R. (2017). Microparticulated whey proteins for improving dairy product texture. International Dairy Journal, 67, 73–79. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2016.08.009Torres, I. C., Amigo, J. M., Knudsen, J. C., Tolkach, A., Mikkelsen, B. Ø., Ipsen, R. (2018). Rheology and microstructure of low-fat yoghurt produced with whey protein microparticles as fat replacer. International Dairy Journal, 81, 62–71. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2018.01.004Torres, I. C., Amigo, J. M., Knudsen, J. C., Tolkach, A., Mikkelsen, B. Ø., Ipsen, R. (2018). Rheology and microstructure of low-fat yoghurt produced with whey protein microparticles as fat replacer. International Dairy Journal, 81, 62–71. https://doi.org/10.1016/j.idairyj.2018.01.004Лосев А. Н., Станиславская Е. Б., Мельникова Е. И. (2017). Новые технологические решения в переработке творожной сыворотки. Часть 1. Исследование процесса микропартикуляции творожной сыворотки. Молочная промышленность, 1, 56–57.Losev, A.N., Stanislavskaya, E.B., Melnikova, E.I. (2017). New technological solutions in curds whey processing. Part 1. Study of the process of curds whey microparticulation. Dairy Industry, 1, 56–57. (In Russian)Melnikova, E.I., Stanislavskaya, E.B., Fedorova, A.R. (2021, Modification of the whey protein cluster for the utilization in low-calorie food technology. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials. Voronezh, Russia, 2021. P. 032014. https://doi.org/10.1088/1755–1315/640/3/032014Melnikova, E.I., Stanislavskaya, E.B., Fedorova, A.R. (2021, Modification of the whey protein cluster for the utilization in low-calorie food technology. IOP Conference Series: Earth and Environmental Science. International Conference on Production and Processing of Agricultural Raw Materials. Voronezh, Russia, 2021. P. 032014. https://doi.org/10.1088/1755–1315/640/3/032014

The authors declare that there are no conflicts of interest present.