Сливочный сыр, полученный из полимеров сывороточных белков

Данное изобретение касается сырного продукта и нового способа его изготовления. Более конкретно, данное изобретение касается сливочно-сырного продукта, полученного с использованием пищевого жира и полимеризованного сывороточного белка в качестве источника белка, получаемого из концентрата сывороточного белка. Сливочно-сырный продукт, полученный в соответствии с данным способом, проявляет неожиданное повышение плотности и имеет отличные синерезисные свойства. 2 н. и 16 з.п. ф-лы, 1 ил., 3 табл.

 

Данное изобретение касается сыроподобного продукта и нового способа его изготовления. Более конкретно, данное изобретение касается сливочно-сырного продукта, который по существу не содержит казеина и изготовлен с использованием пищевого жира и источника неказеинового белка, содержащего полимеризованный сывороточный белок из концентрата сывороточного белка. Сливочно-сырный продукт, полученный в соответствии с данным изобретением, проявляет неожиданное повышение твердости и имеет отличные синерезисные свойства.

Сырные композиции обычно получают из молочных жидкостей с помощью процессов, включающих обработку этих жидкостей коагулирующим или образующим сгусток агентом. Коагулирующим агентом может быть заквасочный фермент, кислота, подходящая бактериальная культура или агент, включающий эту культуру. Полученный коагулят или сгусток обычно содержит казеин, соответствующим образом измененный процессом образования сгустка, жиры, включающие натуральный сливочный жир, и ароматизирующие вещества, образующиеся в процессе обработки (особенно при использовании бактериальной культуры в качестве коагулирующего агента). Сгусток обычно отделяют от сыворотки. Полученная жидкая сыворотка обычно содержит растворимые белки, на которые не повлияла коагуляция; такие белки, конечно, не входят в состав сгустка, так как они остаются растворенными в жидкой сыворотке.

Тем не менее, сывороточные белки имеют высокую питательную ценность для людей. Действительно, аминокислотный состав сывороточных белков близок к профилю идеальной композиции для питания человека. Также считается, что сывороточные белки имеют более высокую эмульгирующую способность, чем казеин. Не желая быть связанными теорией, авторы данного изобретения полагают, что это должно уменьшить такие дефекты, как разделение фаз в процессе обработки, и в случае сливочного сыра может также обеспечить получение более гладкого, более сливочного продукта. Кроме того, такие сывороточные белки обеспечивают получение молочного продукта с низкой стоимостью, который при успешном включении в сырные продукты значительно повысит общую производительность и эффективность процесса производства сыра.

Сливочно-сырные продукты получают в больших масштабах в Соединенных Штатах, и пути их улучшения и производства наиболее экономичным образом уже давно ищут в молочной и пищевой промышленности.

К сожалению, способы и попытки включения или использования сывороточных белков в сырных продуктах обычно были безуспешными. Например, сывороточные белки концентрировали или высушивали из сыворотки и затем вновь объединяли с сыром (смотри, например, Kosikowski, Cheese and Fermented Foods, 2-nd ed., Edwards Brothers, Inc., Ann Arbor, Ml, 1977, pp. 451-458). Сывороточные белки, выделенные после данных процедур, однако, не имеют подходящих или желаемых физических или химических свойств, требуемых для хороших, высококачественных натуральных или плавленых сыров.

В других многочисленных попытках испытывали различные формы модифицированного нативного сывороточного белка, модифицированного дорогого изолята сывороточного белка и даже клеточные материалы. Например, способ улучшения функциональных свойств белоксодержащего материала, выбранного из группы, состоящей из белкового материала из одноклеточных, растительного белкового материала и смесей белка одноклеточных с растительным материалом, сухих веществ молочной сыворотки или растительного материала вместе с сухими веществами молочной сыворотки, в котором содержится от 1 до 99 вес.% белка одноклеточных, описан в патенте GB 1575052. Водную взвесь определенного белоксодержащего материала, имеющую от 1 до 99 процентов белка одноклеточных, нагревают до температуры от 75 до 100°C, pH доводят до уровня в интервале от 6,6 до 8,0 путем добавления соединения, выбранного из группы, состоящей из: безводного аммиака, гидроксида аммония, гидроксида кальция, гидроксида натрия, бикарбоната натрия, сульфата кальция, карбоната натрия, карбоната кальция, карбоната натрия, гидроксида калия, гидроксида магния или их смесей, взвесь с заданным pH поддерживают нагретой в таких условиях в течение от 1 до 120 минут, а затем материал высушивают. Указывается, что описанные продукты способны заменить нежирное, сухое молоко в рецептурах, включая композиции для выпечки.

Ссылаясь на Watanabe и др., J. Dairy Res., 43: 411 (1976) можно отметить, что внутримолекулярные дисульфидные связи образуются при нагревании 3-лактоглобулина с образованием максимального количества таких связей при pH 7,0. β-лактоглобулин является основным белковым компонентом сыворотки, и ковалентные дисульфидные связи соединяют вместе отдельные белки с образованием вытянутых полимеров. Более крупные агрегаты образуются при 75°C, а меньшие агрегаты образуются при 97°C.

В GB 2063273 A (3 июня, 1981) описан способ получения растворимых композиций денатурированных сывороточных белков, включающий повышение pH водного раствора природного сывороточного белка до уровня выше 6,5 с последующим нагреванием раствора при температуре и в течение времени большем, чем те, при которых природный сывороточный белок денатурирует, и упомянут йогурт и соус для салата.

Патент США № 5416196 (Kitabatake и др.) описывает способ получения прозрачного, очищенного молочного сывороточного белка, имеющего содержание соли менее 50 миллимоль/литр. Используя данный очищенный сывороточный белок в растворе, Kitabatake и др. получили продукт сывороточного белка путем регулирования pH раствора, повторного регулирования pH до уровня ниже 4 или выше 6 и повторного нагревания раствора. Данный патент описывает использование сывороточного белка, из которого по существу удалены обычно присутствующие в сыворотке соли и сахара, например диализом, хроматографией или микрофильтрацией.

Хотя соль может быть снова добавлена к раствору сыворотки в процессе производства для ароматизации, это выполняется после регулирования pH до заданного уровня.

Тепловая обработка, описанная в Hoffman, J. Dairy Res., 63:423-440 (1996), как сообщается, обусловливает образование очень больших β-лактоглобулиновых агрегатов при pH ≤ 6,4.

Реологические свойства и характеристика изолятов полимеризованных сывороточных белков описаны в Vardhanabhuti и др., J. Agric. Food Chem., 47: 3649-3655 (1999). Сывороточный изолят денатурировали нагреванием и полимеризовали для получения растворимых полимеров. Получали растворы сывороточных изолятов в деионизованной воде с концентрациями 8, 10, и 11 процентов и нагревали на водяной бане в течение 1, 3, и 9 часов при неуказанном pH.

Желирующие свойства полимеризованного сывороточного белка описаны в Vardhanabhuti и др., Abstract 6-9, IFT Annual Meeting (1999). Описанные сывороточные полимеры получают нагреванием 11-процентного белкового раствора изолята сывороточного белка (ИСБ), с отрегулированным pH (pH 7,0), при выбранных концентрациях соли 10 мМ CaCl₂ и 200 мМ NaCl.

Патент США № 6139900 (31.10.2000) предлагает сложный многостадийный способ нагревания для получения дисперсий сывороточного белка, включающий нагревание 2-процентного раствора изолята сывороточного белка, имеющего pH, по меньшей мере, 8,0 при 75°C на первой стадии нагревания, его охлаждение, регулирование pH до уровня ниже 8,0 (например, 7,0), и нагревание раствора на второй стадии нагревания при температуре от 75 до 97°C для получения продукта полимеризованного сывороточного белка. Этот процесс является относительно сложным, многостадийным, требующим дорогих исходных материалов и относительно высоких энергетических затрат.

Изолят сывороточного белка, требуемый для способа по патенту США № 6139900, является высокоочищенным и дорогим продуктом. Традиционно изолят сывороточного белка получают высушиванием и удалением небелковых компонентов из пастеризованной сыворотки, так что конечный продукт содержит более 81 процента белка, обычно более 90 процентов, например около 98 процентов белка. Высокоочищенный изолят сывороточного белка может содержать небольшие количества жира и лактозы. Удаление небелковых компонентов может быть осуществлено с помощью технологий физического разделения, таких как осаждение, фильтрация или диализ. Кислотность конечного изолята сывороточного белка может быть отрегулирована.

Концентрат сывороточного белка (КСБ) является менее дорогим, чем изолят сывороточного белка (ИСБ), и может быть легко получен в более крупных масштабах. КСБ имеет большее содержание лактозы, но меньшее содержание белка, чем изолят сывороточного белка. В данной области было бы значительным достижением, если КСБ можно было получить простым, надежным, экономичным и энергетически эффективным образом для использования в производстве молочных продуктов, таких как продукты типа сливочного сыра.

Настоящее изобретение обеспечивает экономичный способ получения сливочно-сырных продуктов (например, сливочных сырных паст и т.п.), в которых полимеризованный сывороточный белок, полученный одной обработкой нагреванием из подходящего концентрата сывороточного белка, может заменить белок казеин.

Этот способ избегает трудоемких и дорогих операций, требуемых при использовании одноклеточных организмов в качестве источника белка в пищевых продуктах.

В одном варианте данный способ обеспечивает, по меньшей мере, уменьшение содержания казеинсодержащих молочных жидкостей в процессе получения сливочного сыра и в получаемом сливочно-сырном продукте. Данное уменьшение достигается за счет включения термически модифицированного и функционально улучшенного полимеризованного сывороточного белка для функционального замещения казеина, который был удален.

Другой вариант данного способа включает термообработку водной суспензии, эмульсии или раствора КСБ при температуре от около 70 до около 105°C (предпочтительно от около 80 до около 85°C) в течение от около 0,5 до около 180 минут (предпочтительно от около 15 до около 45 минут), причем водная суспензия, эмульсия или раствор имеет слабощелочной pH; примешивание к этому источника пищевого жира для получения смеси; нагрев и гомогенизацию смеси; пастеризацию гомогенизированной смеси; охлаждение смеси; ферментацию охлажденной смеси с культурой, пригодной для сыра, такого как сливочный сыр; смешивание их с, по меньшей мере, одним стабилизатором и солью и варку; гомогенизацию сваренной смеси и сбор продукта. Собранный продукт может быть охлажден и, если требуется, упакован.

На чертеже показан вариант выполнения способа по изобретению.

Данный способ обеспечивает получение продукта типа сливочного сыра, имеющего значительно пониженное содержание казеина и предпочтительно по существу не содержащего казеина. Для целей данного изобретения "значительно пониженное содержание казеина" или подобные выражения подразумевают, что продукт типа сливочного сыра содержит менее чем около 2 процентов казеина и предпочтительно менее чем около 1 процента казеина. Для целей данного изобретения под продуктом типа сливочного сыра, "по существу не содержащего казеин", подразумевается продукт, который содержит менее чем около 0,5 процента казеина. Обычно традиционные продукты типа сливочного сыра содержат от около 5 до около 10 процентов казеина. Более предпочтительно белковый источник в данном способе представляет собой сывороточный белок после вызванной нагреванием полимеризации, по меньшей мере, одного концентрата сывороточного белка. Термически индуцированную (вызванную нагреванием) полимеризацию предпочтительно проводят в одну стадию.

Данное изобретение обеспечивает способы получения стабильного сырного продукта с функционально улучшенным, полимеризованным сывороточным белком. Используемый здесь термин "стабильный" применим к полученному сырному продукту в зависимости от характеристик, например, если продукт имеет минимальный синерезис, неожиданно улучшенную твердость (которая может быть измерена по пределу текучести) и минимальное разрушение эмульсии в процессе производства. Используемый здесь термин "функционально улучшенный" и подобные выражения относятся к изменению структуры и свойств полимеризованных сывороточных белков.

Сывороточные белки имеют высокую пищевую ценность для людей и могут обеспечить желательное органолептическое качество, придавая сливочное и пастообразное свойства молочным продуктам, в которых они содержатся. Сывороточные белки могут также улучшать процесс выпечки творожных кексов при добавлении к сливочно-сырному продукту, особенно в рецептурах творожных кексов с низким содержанием белка. Кроме того, стоимость их ниже по сравнению с другими белками, присутствующими в молоке, что делает желательным включение сывороточных белков в сырные продукты. Данный способ преодолевает трудности, встречавшиеся ранее в молочном производстве, когда попытки включить сывороточные белки в состав сыра, например сливочно-сырных продуктов, приводили к излишним потерям из-за отделения (синерезиса) и сопутствующим потерям на выходе и/или слишком слабой твердости конечного продукта.

Сливочно-сырный продукт может быть получен инокулированием гомогенизированной и пастеризованной смеси, по меньшей мере, порции смеси, содержащей полимеризованные полимеры сывороточного белка, полученного из КСБ, воды и пищевого жира, подходящей молочной культурой и ферментацией этой смеси в условиях, способствующих образованию кислоты; примешиванием по меньшей мере одной добавки, выбранной из группы, состоящей из соли и стабилизатора (например, пищевой камеди, такой как камедь рожкового дерева, камедь тара, гуаровая камедь, каррагенан, альгинат и ксантановая камедь, мальтодекстрин, крахмалы и т.п.); варкой этой смеси и гомогенизацией продукта перед упаковкой. В принципе указанная, по меньшей мере, одна соль и стабилизатор могут быть добавлены, как только температура поднимется до температуры варки при условии достаточного перемешивания ингредиентов. Гомогенизированная смесь может быть охлаждена перед перевозкой без упаковки или перед упаковкой в контейнеры для непосредственной продажи потребителям или собрана в условиях, эффективных для сбора продукта в брикетированной форме.

Данный способ сначала предусматривает получение полимеризованного сывороточного белка из, по меньшей мере, одного КБС с единственной тепловой обработкой. Примерная методика включает приготовление водной суспензии из, по меньшей мере, одного КБС; возможно, регулирование pH водной суспензии до слабощелочного уровня; нагревание водной суспензии до температуры и в течение времени, достаточных для образования полимеризованных сывороточных белков в смеси; и, возможно, охлаждение полученной таким образом смеси.

Концентрат сывороточного белка (КСБ) значительно отличается от изолята сывороточного белка (ИСБ). КСБ обычно является продуктом с цветом от белого до светло-кремового, со слабым, но чистым вкусом. Хотя небелковые компоненты могут быть удалены, концентрация белка обычно составляет от около 10 до около 80 процентов, и более обычно от около 25 до около 75 процентов. КБС также имеет более высокое содержание жира и лактозы, чем изолят сывороточного белка. Более высокая концентрация лактозы означает, что существует повышенная защита сывороточных белков от денатурации. На производстве концентрирование сыворотки может быть достигнуто ультрафильтрацией, при которой низкомолекулярные соединения фильтруются из сыворотки в пермеат, а белки концентрируются в ретентате, из которого может быть получен КСБ. Фильтрат может быть использован в корме для скота, для производства некоторых фармацевтических продуктов и при производстве лактозы.

КСБ может быть выбран, например, из группы, состоящей из сухого концентрата сывороточного белка, жидкого концентрата сывороточного белка и любой их комбинации. В настоящем способе обычно используются концентраты сывороточного белка, имеющие концентрацию белка от около 25 до около 85 процентов. Коммерчески доступный КСБ, содержащий около 34, 50, или 70 процентов белка, особенно предпочтителен. Может использоваться концентрированная сыворотка в порошке, известная как "КСБ" (концентрат сывороточного белка), доступная в виде сортов, имеющих концентрацию белка (по сухому веществу) около 34, 50, 70 и до менее чем 80 процентов. Также могут использоваться другие коммерчески доступные КСБ (например, "FDA 50" (КСБ, содержащий около 50 процентов белка), КСБ 8000 (КСБ, содержащий 80 процентов белка)). Данные концентрации КСБ указаны в отношении порошковой формы КСБ. Предпочтительно использовать КСБ, коммерчески доступный и удобный для обработки на используемом в настоящее время оборудовании.

В общем способ получения сливочного сыра по изобретению представлен на чертеже. В этом способе приготавливают водную суспензию (раствор, дисперсию и т.д.) концентрата сывороточного белка таким образом, чтобы выбранная концентрация белка обеспечивала легкую и надежную обработку. Концентрация белка в водной суспензии КСБ обычно составляет от около 4 до около 20 процентов белка, хотя концентрация белка от около 5 до около 8 процентов белка может быть предпочтительной. Если концентрация белка в водной среде слишком низка (обычно менее чем около 1 процент), полимеризация может идти слишком медленно, тогда как если концентрация слишком высока (обычно более чем около 20 процентов), то полученный "полимеризованный" материал может быть нежелательным (то есть, без желаемой функциональности). Обычно концентрации белка менее чем около 8 процентов белка предпочтительны ввиду того, что большие концентрации могут привести к образованию материалов, подобных сырному сгустку. Такие материалы при желании можно использовать, если их разрушать (используя, например, средство создания усилия сдвига).

pH водной суспензии может быть отрегулирован, если это желательно или необходимо, до слабощелочного уровня (обычно от выше чем около 7 до около 9) путем добавления пищевого основания (например, NaOH, KOH и т.п.). Предпочтительно pH регулируют до уровня от около 7 до около 8 и более предпочтительно от около 7,2 до около 7,5.

Данную водную суспензию нагревают одностадийным нагревом до температуры и в течение времени, желательного, чтобы вызвать термическую полимеризацию сывороточного белка из КСБ. В основном, достаточной термической полимеризацией сывороточного белка является такая степень полимеризации, которая обеспечивает предел текучести более, чем около 2500 Па у конечного сливочно-сырного продукта. Действительное время и температура могут варьировать в зависимости от используемого оборудования и pH исходного КСБ. В общем, КСБ может быть нагрет до температуры, варьирующейся от около 70 до около 105°C (предпочтительно от около 80 до около 85°C) в течение от около 0,5 до около 180 минут (предпочтительно от около 15 до около 45 минут). В принципе, стадия нагрева, если желательно, может быть осуществлена при повышенных давлениях, например, в нагретом экструдере, в этом случае может быть установлена подходящая температура. Многократные обработки нагреванием, чтобы вызвать термическую полимеризацию, невыгодны и связаны с затратой энергии; оба эти фактора нежелательно повышают стоимость изготовления продукта. Таким образом, в данном изобретении желательны, но особо не требуются многократные (то есть, две и более) стадии тепловой обработки для термической полимеризации. Полимеризованный сывороточный белок можно, если желательно, охладить приблизительно до температуры окружающей среды.

Полимеры сывороточного белка получают путем сшивания -S-S- связями развернувшихся белков. В общем, последующее повышение молекулярного веса свидетельствует об увеличении поперечного связывания с сывороточным белком. В принципе, от около 30 до около 85 процентов дисульфидных поперечных связей может быть достигнуто настоящим способом, хотя обычно предпочтительно количество поперечных связей в пределах от около 50 до около 80 процентов. Степень сшивания может быть оценена, например, с использованием электрофореза в полиакриламидном геле с реагентами, восстанавливающими дисульфидные связи, такими как дитиотреитол (см., например, патент США № 4885183 и Laemmi, Nature, 227:680-685 (1970), оба источника включены в данный документ путем ссылки).

Использование полимеризованного сывороточного белка после единичной контролируемой тепловой обработки водной среды, содержащей КСБ, экономит энергию, сокращает общее время обработки и позволяет снизить содержание жира, обеспечивает удовлетворительное содержание влаги в сливочно-сырном продукте, не ухудшая качество продукта и при этом используя побочный продукт обычного производства сливочного сыра. Стоимость получения сливочно-сырного продукта может, таким образом, быть значительно снижена.

Смесь продукта, содержащего полимеризованный сывороточный белок (часто характеризуемая как суспензия, хотя она также может быть эмульсией или раствором; данные термины взаимозаменяемы в настоящем описании) из КСБ, концентрируют с выбранным количеством пищевого жира, например молочного жира (предпочтительно безводного жира), и водой, смешивают с образованием по существу гомогенной смеси или взвеси. Выбираемый источник пищевого жира включает молочный жир, натуральное или частично гидрогенизированное пищевое масло и т.п., а также их смеси. Могут также использоваться немолочные жиры, например растительные, животные жиры или масла, которые могут быть гидрогенизированы или частично гидрогенизированы. В данной заявке используемым источником жира был молочный жир. Указанные источники молочных жиров включают, но не ограничиваются безводным молочным жиром (БМЖ), концентрированным молочным жиром (КМЖ), сливками и т.п. Можно включить другие жиросодержащие молочные продукты, например сухие сливки, вместе с или в качестве источника жира. Конкретный источник жира также может участвовать в определении характеристик вкуса и аромата у полученного сливочно-сырного продукта. Предпочтительно, если сырные продукты по изобретению включают только белки, полученные из полимеризованного сывороточного белка и молочного жира. Как известно специалистам в данной области, композиция молока или молочного продукта может изменяться, например путем использования жира от одного или более молочных источников, включая несодержащее жира или обезжиренное молоко, молоко с пониженным содержанием жира, жирное или цельное молоко, цельное молоко с добавленным жиром и т.п. Композицию молока или молочного продукта можно также варьировать, например путем включения дополнительных молочных компонентов, например сухого вещества молока, сливок и т.п.

В данной жиросодержащей смеси концентрация полимеризованного сывороточного белка из КСБ может быть в пределах от около 3 до около 8 процентов, предпочтительно от около 4 до около 6 процентов от веса смеси. Данную жиросодержащую смесь нагревают до температуры в пределах от около 55 до около 75°С, предпочтительно от около 60 до около 65°С. Нагретую жиросодержащую смесь гомогенизируют. Гомогенизация может проходить при давлении до около 14500 фунт/кв. дюйм, обычно от около 1500 до около 14500 фунт/кв.дюйм. Предпочтительное давление гомогенизации составляет от около 1500 до около 10000 фунт/кв.дюйм и еще предпочтительнее от около 3000 до около 5000 фунт/кв.дюйм. Гомогенизацию можно и предпочтительно проводить одновременно с нагреванием. Использование нагревания во время гомогенизации способствует поддержанию молочного жира в жидком состоянии, повышая, таким образом, эффективность гомогенизации. В большинстве случаев требуется только единственный проход через гомогенизатор, особенно при использовании нагревания. Гомогенизация уменьшает средний размер частиц в смеси (масло/вода); в основном средний размер частиц менее чем около 2,5 мкм и предпочтительно менее чем около 1,5 мкм. Подходящие гомогенизаторы, которые могут быть использованы для этой цели, хорошо известны в области молочного производства и пищевой химии.

Предпочтительным является двухстадийный гомогенизатор. Все значения давления гомогенизации, определенные здесь и далее, относятся к первой стадии гомогенизации, если не указано противоположное. Для сливочно-сырных продуктов давление предпочтительно ниже, чем около 10000 фунт/кв.дюйм. Более высокое давление гомогенизации (обычно до около 14500 фунт/кв.дюйм) может использоваться для получения более густого продукта. Более мягкие и сливочные продукты могут быть получены с использованием более низкого или более умеренного давления гомогенизации (обычно от около 3000 до около 3500 фунтов/кв.дюйм). Следует понимать, что обычно скорость потока и клапанные установки регулируют для достижения на данной стадии желаемых результатов; давление гомогенизации варьируют, если требуется достигнуть желаемой консистенции конечного продукта.

Гомогенизированную смесь, если это желательно, пастеризуют. Настоящее изобретение включает стадию ферментации. Гомогенизированную смесь следует охладить до температуры, подходящей для инокуляции и ферментации (например, до температуры окружающей среды), используя подходящие методы охлаждения и оборудование, известное специалистам в данной области. Охлажденную гомогенизированную смесь инокулируют подходящей культурой и оставляют для ферментации в условиях, подходящих для образования сгустков и сыворотки. В принципе, любые молочные и кислотообразующие бактерии, используемые в традиционном сыроварении, могут быть использованы в способе по изобретению. Подходящие молочные кислотообразующие бактерии включают, например, Streptococcus или Leuconostoc, например Streptococcus lactis, Streptococcus cremoris, Streptococcus diacetyllactis, Leuconostoc cremoris, Betacoccus cremoris и т.п. Данные молочные кислотообразующие бактерии могут быть использованы отдельно или в комбинации. Не ограничиваясь теорией, как известно из уровня техники, лактирующие кислотообразующие микробы используются в производстве сыра для ферментации лактозы, присутствующей в молочной жидкости, и инициирования дальнейшей декомпозиции свернувшегося казеина на меньшие пептиды и свободные аминокислоты в результате синтезирования культурой протеаз и пептидаз. Лактирующая кислотообразующая культура может быть добавлена в количествах, традиционно используемых для данной цели (то есть, обычно от около 10,000 до 100,000 бактерий/г молочной жидкости). Добавляемые культуры могут быть лиофилизированными, замороженными или жидкими. Когда это пригодно, может быть добавлен дополнительный подкисляющий агент, например раствор молочной кислоты, для приведения pH в пределы конечного целевого диапазона. Для получения сливочного сыра предпочтительные культуры включают молочные культуры, такие как Lactococcus cremoris (коммерчески доступный от CHR Hansen, Milwaukee, Wl) и т.п. Ферментацию осуществляют, используя традиционные технологии и процедуры, хорошо известные из уровня техники. Например, ферментация может быть проведена при температуре от около 10 до около 40°C в течение от около 1 до около 36 часов, предпочтительно от около 20 до около 25°C в течение от около 15 до около 24 часов. Ферментация может быть остановлена, если требуется, кратким повышением температуры, которое инактивирует культуру.

После ферментации продукт перемешивают, например в смесителе, и pH может контролироваться, если требуется, чтобы убедиться, что ферментированный продукт имеет слабокислый pH, например в пределах от около 4,7 до около 5,0. Если pH слишком низкий, его можно отрегулировать добавлением соответствующих количеств основания, например NaOH, используемого в производстве пищевых продуктов. Следует понимать, что в большой партии или полунепрерывном процессе такие параметры процесса, как температура и pH, можно контролировать в соответствии с имеющейся практикой производства.

Ферментированный продукт возможно солят добавлением подходящих солей, например NaCl, KCl и т.п. Предпочтительно используют NaCl. Обычно соль добавляют до содержания от около 0,5 до около 1 процента в зависимости от требуемого вкусового профиля.

Предпочтительно к ферментирированному продукту добавляют один или более выбранных стабилизаторов (пищевые гидроколлоиды, такие как камеди, крахмалы, мальтодекстрины и т.п., или модификаторы текстуры, такие как эмульгаторы и т.п.). Стабилизатор или стабилизаторы могут добавляться с солью или без нее. Обычно количество добавляемого стабилизатора или стабилизаторов составляет менее чем около 4 процента и предпочтительно количество добавляемого стабилизатора или стабилизаторов составляет от около 0,1 до около 0,5 процентов. Действующие госстандарты могут быть учтены при определении содержания в продукте добавляемого стабилизатора, хотя, если требуется, могут быть добавлены количества стабилизатора, выходящие за пределы госстандартов. Примеры подходящих стабилизаторов включают, но не ограничиваются, ионные или неионные камеди, такие как камедь плодов рожкового дерева, гуаровая камедь, камедь тара, конжековая камедь, ксантановая камедь, каррагенан и т.п.; производные целлюлозы, такие как карбоксиметилцеллюлоза; крахмалы, такие как кукурузный крахмал, восковой кукурузный крахмал, рисовый крахмал, картофельный крахмал, маниоковый крахмал, пшеничный крахмал и модифицированные крахмалы, например фосфорилированный крахмал. Могут использоваться, если требуется, растворимые и предварительно желатинизированные крахмалы. Другие типичные ионные камеди включают геллан, низкометоксилированный пектин и альгинат. В одном предпочтительном варианте ксантановая камедь используется благодаря ее растворимости в холодной воде, постоянному составу, доступности и низкой стоимости. Для обычного сливочно-сырного продукта может использоваться камедь из плодов рожкового дерева. Следует отметить, что один или более декстринов, например один или более мальтодекстринов, могут быть включены в количестве до около 4 процентов. Предпочтительно добавлять мальтодекстрин(ы) одновременно с камедью для улучшения стабильности и ощущения во рту сливочно-сырного продукта. Подходящие мальтодекстрины включают те мальтодекстрины, которые имеют декстрозный эквивалент (DE) от около 2 до около 10; примером является коммерческий мальтодекстрин C*deLight* (DE около 3) от Cerestar. Можно повысить исходное и конечное давление продукта после выдержки за счет включения, по меньшей мере, в качестве стабилизатора выбранного мальтодекстрина дополнительно к стабилизатору гидроколлоидной камеди. Подходящие стабилизаторы камедей описаны в Glicksman, Gum Technology in the Food Industry (1969, Academic Press) и в Davidson, Handbook of water-soluble gums and resins (1992, McGraw-Hill Book, Inc.).

Другие модификаторы текстуры могут добавляться отдельно или в комбинации и включают, например, эмульгаторы. Обычно пригодны ионные эмульгаторы с высоким гидрофильно-липофильным балансом (HLB); примеры: стеароиллактилат натрия, стеароиллактилат кальция, эфиры диацетилтартаровой кислоты и т.п. Если требуется, другие неионные эмульгаторы также могут использоваться, включая моноглицериновые эфиры жирных кислот и т.п. Кроме того, другие подходящие эмульгаторы включают жирнокислотные эфиры сукрозы, жирнокислотные эфиры пропиленгликоля, жирнокислотные эфиры сорбита и полисорбата 60.

После добавления камеди(ей) и соли(ей) материал варят при температуре, достаточной для растворения добавленной камеди или других стабилизаторов, но недостаточной для того, чтобы вызвать значительную реакцию Майяра. Варку можно проводить в подходящем варочно-смешивающем аппарате до достижения требуемой температуры. Обычно варку проводят при температуре от около 70 до около 105°C (предпочтительно от около 80 до около 85°C) в течение от около 0,5 до около 180 минут (предпочтительно от около 15 до около 45 минут). Следует избегать температурных условий варки, вызывающих значительные реакции Майяра.

Сваренный продукт гомогенизируют для получения сливочной текстуры и/или разжевываемости, соответствующей типу желаемого сыра (обычно сливочного). Гомогенизацию проводят обычно под давлением от около 1500 до около 5000 фунт/кв.дюйм и предпочтительно от около 2500 до около 3000 фунт/кв.дюйм. Гомогенизацию можно проводить с использованием одностадийного или многостадийного гомогенизатора. Полученный гомогенизированный продукт является продуктом типа сыра, предпочтительно сливочно-сырным продуктом, имеющим значительно пониженное содержание казеина или еще предпочтительнее по существу не содержащим казеина. Данный продукт, если требуется, хранят или упаковывают, используя традиционные методики. Могут вводиться традиционные добавки, такие как витамины, ароматизаторы, красители, консерванты и т.п.

Использование полимеризованных сывороточных белков из КСБ неожиданно и значительно повышает (в некоторых случаях почти увеличивает вдвое) твердость сливочно-сырного продукта по сравнению со сливочно-сырным продуктом с такой же концентрацией белка, приготовленного из неполимеризованного КСБ (то есть, контроль, приготовленный в аналогичных условиях). Исследуемые сливочно-сырные продукты по изобретению обычно имели предел текучести выше чем около 2500 (и еще предпочтительнее от около 2600 до около 3800 Па); традиционные сливочные сыры имеют в норме предел текучести от около 1400 до около 2000 Па.

Следующие примеры описывают и иллюстрируют процессы и продукты по изобретению. Данные примеры только иллюстрируют данное изобретение и не ограничивают ни объем, ни существо изобретения. Специалистам в данной области будет понятно, что могут использоваться вариации в материалах, условиях и стадиях процесса, описанных в данных примерах. Если не указано иное, все проценты в данном описании являются весовыми. Все цитируемые здесь источники включены полностью путем ссылки.

Пример 1. Получение полимеров сывороточного белка

Данные примеры иллюстрируют получение полимеризованного сывороточного белка, используя стадию полимеризации с одностадийным нагреванием. Раствор цитрата натрия готовили и разделяли на две порции. Концентрат сывороточного белка (КСБ 34, Wisconsin Whey International, Juda, Wl) гидратировали в одной порции раствора натрия цитрата (80 процентов общего раствора). pH доводили до 8, используя 1 н. NaOH, после чего остаток раствора цитрата натрия добавляли для получения раствора (общий раствор 400 граммов). Было приготовлено несколько растворов, имеющих разное содержание цитрата, как показано в таблице ниже. Растворы заливали в индивидуальные контейнеры, закрывали алюминиевой фольгой и нагревали при 90°C в течение различных периодов времени, также показанных в таблице ниже, чтобы вызвать полимеризацию. Нагревание прекращали, когда температура в центре каждого стакана достигала 80°C. Стаканы и их содержимое оставляли при комнатной температуре до утра. Полученные суспензии использовали в примере 2.

Пример	Содержание белка(%)	Цитрат (мМ)	Время нагревания (мин)
1	5.1	0.5	60
2	6.0	0.5	30
3	5.5	0.75	45
4	5.1	0.5	30
5	5.1	1.0	60
6	6.0	2.0	45
7	8.3*	1.0	30
8	5.1	0.5	10
9	5.1	0.5	20
10	5.1	0	30
11	6.0	0.5	10
*деминерализованный КСБ

Пример 2. Получение сливочно-сырных продуктов

Сливочно-сырные продукты составляли с целевым 4%-ным содержанием белка, используя полимеризованные сывороточные белки из примера 1 по следующей общей рецептуре:

Ингредиент	Количество (%)
Полимеризованный сывороточный белок (по сухому веществу)	?
Безводный молочный жир	21,5
NaCl	0,7
Камедь из плодов рожкового дерева	0,25
Вода (общее количество)	65,9

Сывороточные белки из примера 1, безводный молочный жир и воду смешивали вместе и затем переносили в смеситель Стефана, связанный с рециркулируемой масляной баней при температуре 110°C. Материал смешивали при пониженной скорости до достижения температуры 60°C (от около 6 до около 8 минут). Затем смесь гомогенизировали при 3000 фунт/кв.дюйм с последующим вторым нагреванием в смесителе Стефана до температуры 81°C в течение около 20 минут. При достижении температуры 81°C смесь выливали в чашу из нержавеющей стали и охлаждали до 22°C в ледяной бане. После охлаждения продукта смесь инокулировали стартовой культурой (марки CH-N 120 молочная культура от Christian Hansen, Milwaukee, Wl). Культуру приготовляли разбавлением 1:1 замороженной культуры в стерильном фосфатном буфере. Количество культуры брали в количестве 0,05 процентов от общего веса, а затем удваивали путем разведения. После инокуляции материал хранили до утра в инкубаторе с температурой 30°C, чтобы способствовать производству кислоты. Продукт затем перемешивали в миксере Гобарта со скоростью 1 в течение 1 минуты и затем измеряли pH. pH обычно составлял от около 4,7 до около 5,0.

Хлорид натрия и камедь из плодов рожкового дерева затем добавляли при перемешивании. Полученную композицию затем оставляли до достижения температуры 85°C (в течение около 24 минут) с последующей гомогенизацией при 3000 фунт/кв.дюйм. Полученный сливочный сыр затем упаковывали в 8-унцевые емкости и хранили при температуре холодильника. Предел текучести (твердость) измеряли после одной недели хранения при температуре около 6°C; результаты представлены в таблице ниже.

Пример	Предел текучести (Па)
1	3625
2	3073
3	2603
4	3495
5	3255
6	2638
7	2303
8	3733
9	3715
10	3557
11	3786

Для сравнения, предел текучести традиционного сливочного сыра, приготовленного в общем таким же образом, за исключением использования сывороточного белка из примера 1, как ожидается, имеет значение значительно ниже 2500 Па.

Использование единственной тепловой обработки для инициирования полимеризации белков из КСБ приводит к получению белковой полимерной композиции, которая может быть использована в производстве сливочно-сырного продукта, демонстрирующего неожиданное улучшение твердости по сравнению с контрольными продуктами. На стендовых испытаниях сливочно-сырные продукты, приготовленные с использованием стадии полимеризации сывороточного белка, имеют предел текучести в интервале от около 2300 Па до около 3700 Па в зависимости от условий полимеризации. Контрольные сливочно-сырные продукты, приготовленные из соответствующего сывороточного белка, неподвергнутые стадии полимеризации одностадийным нагреванием, имеют предел текучести значительно ниже обычно на 40-50 процентов.

1. Способ получения сливочно-сырного продукта, имеющего значительно пониженное содержание казеина, предусматривающий:
(i) приготовление водной суспензии, имеющей концентрацию белка от около 5 до около 20%, из воды и концентрата сывороточного белка;
регулирование рН водной суспензии, если это необходимо, до рН от около 7 до около 9 и
нагревание водной суспензии на единственной стадии тепловой обработки до температуры от около 70 до около 95°С в течение времени, достаточного для получения полимеризованного сывороточного белка, имеющего от около 30 до около 85% дисульфидных поперечных связей; и
возможно, охлаждение водной суспензии, содержащей полимеризованный сывороточный белок; и
(ii) смешивание по меньшей мере части водной суспензии, содержащей полимеризованный сывороточный белок, со стадии (i), воды и молочного жира для получения смеси;
(iii) нагревание смеси до температуры от около 55 до около 75°С для ожижения молочного жира;
(iv) гомогенизацию смеси из (iii) при давлении от около 1500 фунт/кв.дюйм до около 5000 фунт/кв.дюйм для образования гомогенизированной смеси;
(v) возможно, пастеризацию гомогенизированной смеси;
(vi) охлаждение гомогенизированной или, возможно пастеризованной смеси приблизительно до температуры окружающей среды;
(vii) инокулирование смеси молочной культурой и ферментирование инокулированной смеси для получения ферментированной смеси;
(viii) смешивание стабилизатора и, возможно, соли с ферментированной смесью и варку при температуре от около 70 до около 105°С для получения сваренного материала; и
(ix) гомогенизацию сваренного материала для получения сливочно-сырного продукта, имеющего значительно пониженное содержание казеина.

2. Способ по п.1, в котором сливочно-сырный продукт, по существу, не содержит казеина.

3. Способ по п.2, в котором концентрация белка в водной суспензии составляет от около 5 до около 6%.

4. Способ по п.3, в котором рН водной суспензии составляет от около 7,2 до около 8,0.

5. Способ по п.4, в котором смесь на стадии (iv) гомогенизируют при давлении от около 3000 фунтов/кв.дюйм до около 5000 фунтов/кв.дюйм.

6. Способ по п.5, в котором водную суспензию на стадии (i) нагревают в течение от около 10 мин до около 60 мин.

7. Способ по п.2, в котором стабилизатор выбирают из группы, состоящей из пищевых гидроколлоидов и модификаторов текстуры.

8. Способ по п.7, в котором пищевыми гидроколлоидами являются камеди, крахмалы или мальтодекстрины, а модификаторами текстуры являются эмульгаторы.

9. Способ по п.1, в котором температура на стадии (viii) составляет от около 80 до 95°С.

10. Способ по п.1, в котором варку на стадии (viii) проводят в течение от около 5 до 60 мин.

11. Способ по п.10, в котором варку на стадии (viii) проводят в течение от около 10 до около 30 мин.

12. Способ по п.1, в котором соль добавляют на стадии (viii).

13. Способ по п.12, в котором соль выбирают из группы, состоящей из хлорида натрия и хлорида калия.

14. Способ по п.1, в котором гомогенизацию на стадии (ix) проводят при давлении от около 1500 до около 5000 фунтов/кв.дюйм.

15. Способ по п.14, в котором гомогенизацию на стадии (ix) проводят при давлении от около 2500 до около 3000 фунтов/кв.дюйм.

16. Способ по п.2, в котором стабилизатор выбирают из группы, состоящей из гидроколлоидов пищевой категории и модификаторов текстуры.

17. Способ по п.16, в котором пищевыми гидроколлоидами являются камеди, крахмалы или мальтодекстрины, а модификаторами текстуры являются эмульгаторы.

18. Сливочно-сырный продукт, имеющий значительно пониженное содержание казеина, причем указанный сливочно-сырный продукт получен способом, предусматривающим:
(i) приготовление водной суспензии, имеющей концентрацию белка от около 5 до около 20%, из воды и концентрата сывороточного белка;
регулирование рН водной суспензии, если это необходимо, до уровня от около 7 до около 9 и
нагревание водной суспензии на единственной стадии тепловой обработки до температуры от около 70 до около 95°С в течение времени, достаточного для получения полимеризованного сывороточного белка, имеющего от около 30 до около 85% дисульфидных поперечных связей, и
возможно, охлаждение водной суспензии, содержащей полимеризованный сывороточный белок, и
(ii) смешивание по меньшей мере части водной суспензии, содержащей полимеризованный сывороточный белок, со стадии (i), воды и молочного жира для получения смеси;
(iii) нагревание смеси до температуры от около 55 до около 75°С для ожижения молочного жира;
(iv) гомогенизацию смеси из (iii) при давлении от около 1500 фунтов/кв.дюйм до около 5000 фунтов/кв.дюйм для образования гомогенизированной смеси;
(v) возможно, пастеризацию гомогенизированной смеси;
(vi) охлаждение гомогенизированной или, возможно, пастеризованной смеси приблизительно до температуры окружающей среды;
(vii) инокулирование смеси молочной культурой и ферментацию инокулированной смеси для получения ферментированной смеси;
(viii) смешивание стабилизатора и, возможно, соли с ферментированной смесью и варку при температуре от около 70 до около 105°С для получения сваренного материала; и
(ix) гомогенизацию сваренного материала для получения сливочно-сырного продукта, имеющего значительно пониженное содержание казеина.