Hogyan készül a tejsavófehérje: a farmtól a shakeredig

Bevezetés a tejsavókoncentrátum gyártásába

A tejsavófehérje a sajtgyártás mellékterméke, és az egyik legjobb minőségű állati fehérjeforrás. Előállítása és összetétele az alkalmazott módszerektől függően eltérő, ami befolyásolja a tápértékét, a fehérjeszerkezetét, a zsírtartalmát és akár az ízét is.

A feldolgozás fokának és típusának technológiai feldolgozásától függően négyféle tejsavókoncentrátum keletkezhet, amelyeket a sportolói táplálkozásban leggyakrabban a végleges proteinpor előállítására használnak, amilyet ismersz. Ezek: tejsavókoncentrátum, tejsavóizolátum, tejsavóhidrolizátum, tiszta (clear) tejsavóizolátum. Hogy elképzeld, 1 kg tejsavókoncentrátum-por előállításához több mint 160 kg tejsavó oldatra van szükség.

Első lépés: a tejsavó elválasztása a tejtől

A tejsavófehérje gyártása a tehéntej pasztőrözésével kezdődik, hogy megszabaduljon minden nemkívánatos baktériumtól. A pasztőrözés során a tejet forráspontig (70-80 °C) hevítik, majd azonnal lehűtik 4°-ra. Pasztőrözés után a tejben körülbelül 20% tejsavófehérje és 80% kazein marad.

Ennek a folyamatnak a kulcslépése a kimozin enzim használata, más néven rennin, amely a legtöbb sajttípus gyártásához elengedhetetlen. A kimozin feladata a koagulálás, azaz a tej megalvasztása, és így a kazein szilárd és folyékony részecskéinek elválasztása a tej folyékony részétől.

A kimozin hatása tehát a kazeinre irányul, konkrétan annak kappa-kazein variánsára, amely a tejmicellák felszínén található. Amikor a kimozin bizonyos kötéseket bont a kappa-kazeinben, megváltozik a micellák szerkezete, ami a tejfehérjék, elsősorban a kazein összecsomósodásához vezet, szilárd részecskékké. A koaguláció után szilárd kazeinrészecskék keletkeznek, amelyekből a sajtot készítik, és elválnak a folyékony résztől, amelyet tejsavónak neveznek. A tejsavó tejsavófehérjéket, laktózt, vitaminokat és ásványi anyagokat tartalmaz, és tovább dolgozzák fel a tejsavófehérjék előállításához.

Forrás: foodunfolded.com

Második lépés: a tejsavófehérjék tisztítása

A következő lépés a folyékony tejsavó előtisztítási folyamata, amely során biztosítják a végtermék minőségét és tisztaságát. Az előtisztítási folyamat általában két fázisból áll:

A zsírok és szilárd anyagok eltávolítása: Először el kell távolítani a zsírokat és a szilárd anyagokat a tejsavóból. Ez általában centrifugálással vagy mikroszűréssel történik. A cél a lehető legtisztább tejsavóoldat elérése.

A laktóz és az ásványi anyagok eltávolítása: A tejsavó nagy mennyiségű laktózt és ásványi anyagot tartalmaz. A tejsavófehérje előállításához ezeket az összetevőket csökkenteni kell, ami gyakran ultraszűréssel történik. Az ultraszűrés lehetővé teszi ezeknek a kis molekuláknak az eltávolítását, miközben a fehérjék az oldatban maradnak.

Forrás: agropur.com

Harmadik lépés: a tejsavófehérjék koncentrálása

A nemkívánatos összetevők eltávolítása után a tejsavóban lévő fehérjéket koncentrálják. Ezt a folyamatot általában több módszer (vagy azok kombinációja) segítségével végzik, attól függően, hogy milyen tisztaságú fehérjekoncentrátumnak kell keletkeznie a folyamatból, és milyen terméknek kell létrejönnie. Használható ultraszűrés, diaszűrés, mikroszűrés, nanoszűrés, elektrodialízis, fordított ozmózis, keresztáramú mikroszűrés (CFM - Cross Flow Microfiltration), ionos csere vagy hidrolízis.

A módszerek egymást követően is alkalmazhatók, például azzal a céllal, hogy a lehető legjobban csökkentsék a maradék zsírszázalékot a koncentrátumban, vagy megőrizzék a fehérjeszerkezet lehető legnagyobb épségét. A fehérjekoncentráció mindegyik módszerének megvannak a maga sajátos előnyei és hátrányai, és különböző terméktípusokhoz használják őket.

A tejsavófehérje szabványos gyártásában, amelyet a sportolói táplálkozásban használnak, az esetek túlnyomó többségében membránszűrést (pl. ultraszűrést, keresztáramú mikroszűrést) alkalmaznak tejsavókoncentrátum előállítására. Ha a folyamatban ionos csere módszerét is alkalmazzák, tejsavóizolátum keletkezik. A tejsavóhidrolizátum gyártásánál az ionos csere helyett egy kémiai folyamatot választanak, amelyet enzimatikus hidrolízisnek neveznek. A tiszta protein gyártása szűrést, ionos cserét és hidrolízist kombinál.

Ezeknek a technológiai folyamatoknak az eredménye a koncentrált fehérjék folyékony oldata, amely a termékek alapját képezi a

• Tejsavókoncentrátum (WPC): A WPC rövidítést gyakran kíséri a 75, 80 szám. Ez a szám a fehérjetartalmat fejezi ki 100 g tiszta alapanyagra vetítve. A zsírszázalék 6-8% között mozog.
• Tejsavóizolátum (WPI) / Tiszta tejsavóizolátum: Az izolátumok fehérjetartalma szabványosan meghaladja a 90%-ot. A zsírtartalom körülbelül 1-2% között mozog, minimális szénhidráttal.
• Tejsavóhidrolizátum: A hidrolizátumok fehérjetartalma 75-80% között mozog 100 g tiszta alapanyagban. Ugyanakkor a legjobb biohasznosulással és a leggyorsabb emészthetőséggel rendelkeznek.

Az oldat ezután a negyedik fázisba kerül, ahol a szárítás zajlik. Mielőtt azonban odaérnénk, foglaljuk össze az alkalmazott módszerekről szóló alapinformációkat.

Az ultraszűrés (UF) kis pórusú membránokat használ a fehérjék elválasztására a kisebb molekuláktól, mint a laktóz, az ásványi anyagok és a víz. A fehérjék a nagyobb molekulatömegüknek köszönhetően a membrán egyik oldalán maradnak, míg a kisebb molekulák átjutnak rajta.

• Előnyök: hatékony fehérjeelválasztás a kisebb összetevőktől; megőrzi a fehérjék funkcionális és tápértékbeli tulajdonságait; széles körben alkalmazható és skálázható módszer.
• Hátrányok: a membrán eltömődésének kockázata, ami rendszeres tisztítást és karbantartást igényel; nagy térfogatok vagy erősen koncentrált oldatok esetén költséges lehet.

A keresztáramú mikroszűrés (Cross-Flow Microfiltration) technológiailag fejlettebb módszer, alkalmazása magasabb minőséget és a végtermék tisztaságát biztosítja. A folyamat során a folyadék párhuzamosan áramlik a membránfelülettel, nem közvetlenül rajta keresztül. Ez csökkenti a membrán eltömődésének kockázatát, mivel a nagyobb részecskéket folyamatosan „elmossa” a membrán felszínéről.

• Előnyök: kevésbé hajlamos a membrán eltömődésére és lerakódására, mint a hagyományos szűrés; hatékony a nagyobb részecskék, mint zsírok és baktériumok elválasztására; jobb a fehérjék szerkezetének és funkciójának megőrzésére.
• Hátrányok: magasabb berendezés- és karbantartási költségek; kevésbé hatékony a fehérjék kisebb molekuláktól való elválasztásában, mint az ultraszűrés.

Az ionos csere akkor lép be a folyamatba, ha az eredménynek tejsavóizolátumnak kell lennie. Ez egy olyan folyamat, amely szelektíven izolálja a specifikus fehérjeösszetevőket. A nyers tejsavót egy oszlopon vezetik át, amely összegyűjti a fehérjéket, és a teljes töltésükben lévő különbségek alapján választja szét őket. A maradék (laktóz és ásványi anyagok) kimosásra kerül, és tovább dolgozzák fel más összetevővé. Az ionos csere összegyűjti a tejsavóban található összes funkcionális és tápértékű fehérjét, beleértve a bioaktív fehérjéket is, mint az immunglobulinok és a laktoferrin. Az így kapott tejsavófehérje ezért kevesebb zsírt és laktózt tartalmaz, mint a tejsavókoncentrátumok, és például jobban is oldódik.

• Előnyök: rendkívül szelektív a specifikus fehérjékre; hatékony a szennyeződések eltávolításában.
• Hátrányok: egyes fehérjéket denaturálhat; minden fehérjetípushoz specifikus körülményeket igényel.

Forrás: agropur.com

A hidrolízis egy biokémiai folyamat, amelynek során a tejsavókoncentrátumban lévő hosszú aminosav-láncok rövidebb peptidláncokká bomlanak. A hidrolízist enzimek, savak vagy lúgok segítségével végzik. Az enzimatikus hidrolízis a leggyakrabban alkalmazott módszer, mivel specifikusabb és kíméletesebb a fehérjékhez.

A hidrolízis időtartama változó lehet, és befolyásolja a fehérjebomlás mértékét és a végtermék tulajdonságait.

• Előnyök: javítja a fehérjék emészthetőségét és biológiai aktivitását; csökkenti egyes fehérjék allergén potenciálját; lehetővé teszi célzott funkcionális tulajdonságokkal rendelkező specifikus peptidek létrehozását.
• Hátrányok: előfordulhat a fehérjék denaturációja (szerkezetváltozása), ami befolyásolja funkcionális tulajdonságaikat; a hidrolízis folyamata költséges lehet az enzimek vagy vegyszerek szükségessége miatt; lehetséges változások a végtermék ízében és illatában.

Nagyon népszerű feldolgozási forma az úgynevezett tiszta tejsavóizolátum (Clear Whey Isolate), amelyet a tejsavófehérje savasítással és tisztítással állítanak elő alacsony pH-n. A fehérjét gyakran tovább hidrolizálják a magasabb biohasznosulás elérése érdekében a peptidkötések lebontásával és lerövidítésével. Egyszerűsítve elmondhatjuk, hogy a fehérjéket már a folyamat során „előemésztik”.

A technológiai folyamat magasabb fokozatai szinte teljesen eltávolítják a felesleges zsírokat és szénhidrátokat, így elérve a magasabb fehérjetartalmat 100 g tiszta porban. A peptidkötések jelentős lerövidítése megkönnyíti a fehérjepeptidek felszívódását a véráramba. Tiszta protein. A tiszta protein esetében az az előnyöd, hogy nem tejízű, és remekül felfrissít.

Az ultraszűrés, a keresztáramú mikroszűrés és az ionos csere fizikai módszerek, amelyek a fehérjék elválasztására irányulnak a molekulák mérete alapján. Ezzel szemben a hidrolízis egy kémiai folyamat, amely magának a fehérjének a szerkezetét változtatja meg. A módszer kiválasztása a végtermék kívánt tulajdonságaitól és a gyártási folyamat specifikus igényeitől függ.

Negyedik lépés: a folyadék porrá alakítása

A tejsavókoncentrátum gyártásában a szárítási folyamat kulcsfontosságú fázis, amely során a folyékony tejsavó porrá alakul, amely alkalmas hosszú távú tárolásra, könnyű elosztásra és esetleges további feldolgozásra (pl. ízesítés). A legelterjedtebb és leggyakrabban használt módszer a porlasztásos szárítás (spray drying).

Ez a technológiai folyamat magában foglalja a koncentrált folyékony tejsavó szétpermetezését forró levegőbe egy szárítókamrában. A koncentrátum cseppjeiből a vízmolekulák gyorsan elpárolognak, így porszerű termék jön létre. A porlasztásos szárítás lehetővé teszi a vízmolekulák gyors és hatékony elpárologtatását, és megőrzi a fehérjék magas minőségét. Ez a folyamat érzékeny a hőszabályozásra, ezért a hőmérsékletet és a páratartalmat folyamatosan szigorúan ellenőrzik, hogy elkerüljék a fehérjék hődenaturációját.

A végső fázisban a port automata csomagológép méri be zsákokba, leggyakrabban 25 kg-osakba, és raktározzák. Exportra a zsákokat raklapra rakják, és előkészítik a szállításra abba a létesítménybe, amely az ízesítésre és a fogyasztói csomagolásba való átcsomagolásra specializálódott.

Forrás: proteinfactory.com

Ötödik lépés: ízesítés, gyártás és csomagolás

Az ötödik lépésben másodlagos feldolgozás történik. A bemenetnél egy fehér, ízesítetlen por van, a kimenetnél pedig a protein megkapja az ismert formáját - ízesített, édesített, van színe, és fogyasztói csomagolásba csomagolják, leggyakrabban tasakokba vagy dobozokba, a legkülönfélébb kiszerelésekben, 400-2000 g között.

Ízesítés és édesítés

A kedvenc ízedet a proteinben vagy mesterséges, vagy természetes aromák, színezékek és édesítőszerek biztosítják. Ahhoz, hogy minden összetevő jól összekeveredjen a shakerben, gyakran szükséges egy teljesen ártalmatlan lecitint is hozzáadni (leggyakrabban szója vagy napraforgó eredetűt). Bizonyos esetekben a proteinekhez csomósodásgátló anyagot is adnak - pl. szilícium-dioxidot, amely megakadályozza a csomósodást, vagy csökkenti a habzást a tiszta tejsavóizolátum esetében.

Minden ízesítő összetevőt bizonyos arányban adnak a proteinhez a márka fejlesztési osztályának preferenciái szerint, amely a legjobb íz keresése során folyamatosan kóstolja és teszteli a mintákat - legalábbis elvileg. Amint az íz és az oldhatóság megfelelő, elkezdődik a gyártás.

Gyártás és csomagolás

A elsődleges alapanyagot és az ízesítő összetevőket szó szerint beleöntik az úgynevezett homogenizátorba, amelyet nagy mixerként képzelhetünk el. A különböző irányú forgatás biztosítja, hogy a végső szemcsés keverék valóban homogenizált legyen, és minden hozzáadott összetevő jól összekeveredjen a tiszta tejsavóalappal. Ez biztosítja, hogy a csomagolásban minden proteinadag ugyanolyan ízű legyen, ha az ajánlott mennyiségű vízzel vagy tejjel keverik össze. A homogenizátorból a keveréket ezután a választott kiszerelés szerint fogyasztói csomagolásba csomagolják. Ezt követően a terméket ismét raklapra helyezik, és a márka raktárába szállítják. A raktárból az online rendelés alapján összekészítik, becsomagolják, és eljuttatják az átvételi pontra vagy hozzád haza az általad választott szolgáltatással.

Forrás: homogenizer.cz

 

Összegzés: a tejsavófehérjék kiválasztása és minősége

A tejsavófehérjék túlnyomó többségének alapja a tejsavó koncentrátum, izolátum, tiszta izolátum vagy hidrolizátum. Ez az alap minőségileg teljesen azonos vagy nagyon hasonló. A magas szabványok ugyanis a gyártásra és a minőségre ezekre az alapanyagokra vonatkozóan minden elsődleges alapanyag-gyártó számára egyformán érvényesek. Éppen ezért ízlenek a különböző márkák tejei szintén ugyanúgy vagy nagyon hasonlóan, és hasonló a tápértékösszetételük is.

Ennek az az oka, hogy a primer mezőgazdasági, elsősorban a tejipar és termékei az Európai Unió egyik legfontosabb és legszigorúbban ellenőrzött ágazata, és a kimeneti minőség egyértelműen meghatározott és szabványosított.

Ez azonban nem érvényes a másodlagos feldolgozásra az ízesített tejsavófehérjék gyártása esetén, amikor is a nagyon jó minőségű alapanyaghoz ízesítő összetevőket adnak hozzá, különböző és sokszor alacsonyabb minőségű kivitelben. Elsősorban mesterséges édesítőszerekről, aromákról és színezékekről van szó.

---

Források:

1. Hilton C. Deeth and Nidhi Bansal (2019) Whey Proteins: From Milk to Medicine ISBN 978-0-12-812124-5
2. Protein hydrolysis. https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/B978008100596521755
3. How whey protein is made. https://www.agropur.com/us/news/how-whey-protein-is-made
4. Whey protein concentrate and isolate. https://www.spxflow.com/assets/pdf/spx-flow-whey-protein-isolate-concentrate-612-gb.pdf
5. What is whey protein. https://agnroots.com/blogs/articles-info/what-is-whey-protein
6. https://www.foodunfolded.com/article/sustainable-protein-powders-whey-vs-plant-based
7. https://www.vaisala.com/en/blog/2022-11/how-measure-crucial-process-parameters-efficient-spray-drying
8. https://proteinfactory.com/bulk-protein-powder-2/
9. http://www.homogenizer.cz/wp-content/uploads/Fotografie0197.jpg