Изображение молока, стакана, кувшина.
Изображение молока, стакана, кувшина.
Юрий Манаков Опубликована сегодня в 5:54

Молоко без лактозы — без потери вкуса: российские учёные нашли идеальное решение

Институт биофизики РАН представил систему расщепления лактозы на основе микрокапсул

Российские учёные предложили инновационное решение, которое может изменить подход к производству безлактозных молочных продуктов. Специалисты Института теоретической и экспериментальной биофизики РАН в Пущино совместно с коллегой из Московского политехнического университета разработали технологию, позволяющую эффективно расщеплять лактозу без потери вкусовых свойств молока. Результаты исследования опубликованы в отечественных научных изданиях и уже вызвали интерес в пищевой промышленности.

Почему важно удалить лактозу без потери вкуса

Непереносимость лактозы встречается у почти двух третей взрослого населения планеты. Для этих людей обычное молоко и продукты на его основе вызывают дискомфорт, вздутие и проблемы с пищеварением. Поэтому спрос на безлактозные продукты растёт во всём мире, а производители ищут способы сохранить вкус натурального молока при его переработке.

Существующие методы — мембранная фильтрация или добавление свободных ферментов — имеют очевидные недостатки. Они требуют больших энергозатрат, повышают себестоимость продукции и нередко изменяют вкус и консистенцию молока. Новая российская разработка решает эти проблемы комплексно.

Как работает новая технология

Учёные использовали фермент β-галактозидазу — природный катализатор, расщепляющий лактозу на глюкозу и галактозу. Однако вместо того чтобы просто добавлять его в молоко, как это делают обычно, специалисты заключили фермент в микрокапсулы и закрепили их на стеклянных пластинах.

Микрокапсулы размером всего несколько микрометров создают надёжную оболочку, защищающую фермент от разрушения и потери активности. Когда молоко соприкасается с поверхностью такой пластины, молекулы лактозы проходят через оболочку и взаимодействуют с ферментом. В результате лактоза расщепляется, а сам фермент остаётся на месте и не попадает в продукт.

Это решение позволяет избежать изменения вкуса и запаха молока, а также многократно использовать одну и ту же пластину без потери эффективности. Процесс становится чище, экономичнее и технологичнее.

"То, что раньше требовало сложной фильтрации и дорогостоящих реакторов, теперь можно реализовать с помощью компактной системы на основе ферментных микрокапсул", — пояснил руководитель проекта, кандидат биологических наук Алексей Петров.

Преимущества метода

  1. Сохранение вкуса и текстуры. Поскольку фермент не попадает в молоко, его органолептические свойства не изменяются.

  2. Экономичность. Пластины можно использовать повторно, что снижает затраты на производство.

  3. Гибкость применения. Система работает в диапазоне температур от 22 до 40 °C, что подходит для большинства промышленных установок.

  4. Безопасность. Контакт фермента с продуктом исключён, что делает технологию надёжной и экологичной.

Экспериментальные результаты

В ходе серии испытаний система продемонстрировала стабильную работу даже после нескольких циклов использования. Учёные добились снижения содержания лактозы до уровней, соответствующих международным стандартам категорий "низколактозное" и "безлактозное" молоко.

Дополнительно исследователи выяснили, что можно регулировать эффективность процесса — увеличивая площадь стеклянной поверхности и количество микрокапсул, нанесённых на неё. Это открывает путь к масштабированию технологии для промышленного применения.

Ошибка → Последствие → Альтернатива

  1. Ошибка: добавлять ферменты напрямую в продукт.
    Последствие: изменение вкуса и потеря текстуры.
    Альтернатива: использовать ферменты в микрокапсулах, не вступающих в прямой контакт с молоком.

  2. Ошибка: применять только мембранную фильтрацию.
    Последствие: высокий расход энергии и снижение питательной ценности.
    Альтернатива: использовать ферментативный способ с микроконтейнерами, не требующий больших затрат.

  3. Ошибка: не учитывать стабильность ферментов при нагревании.
    Последствие: снижение эффективности и короткий срок службы оборудования.
    Альтернатива: капсулировать ферменты для защиты от температурных колебаний.

Возможности внедрения

По мнению разработчиков, технология может быть внедрена в производственные линии заводов по переработке молока без капитальных изменений оборудования. Стеклянные пластины с микрокапсулами можно устанавливать в резервуары или трубопроводы, через которые проходит молоко. При этом система работает непрерывно, не требуя сложного обслуживания.

Кроме того, такой метод можно адаптировать и для других жидких продуктов — например, для детских смесей или йогуртов, где важно сохранить натуральный вкус и состав.

Плюсы и минусы метода

Критерий Преимущества Ограничения
Вкус и аромат Не изменяются при обработке Требует контроля чистоты пластин
Экономичность Повторное использование снижает затраты Первоначальная настройка оборудования
Стабильность фермента Высокая даже при 40 °C Возможна деградация при долгом хранении
Масштабируемость Подходит для промышленных линий Требуется точная дозировка капсул

А что если применить технологию в быту?

В перспективе подобные микросистемы могут использоваться и в домашних устройствах — например, в кофемашинах или мини-фильтрах для молока. Достаточно будет вставить кассету с пластиной, и обычное молоко за несколько минут станет безлактозным. Это может стать новым направлением в производстве бытовых приборов для людей с пищевой чувствительностью.

Мифы и правда

Миф 1. Безлактозное молоко обязательно теряет вкус.
Правда: новая технология позволяет сохранить натуральный вкус, ведь фермент не попадает в продукт.

Миф 2. Для удаления лактозы нужны сложные химические процессы.
Правда: всё происходит естественным образом при контакте молока с ферментом в микрокапсулах.

Миф 3. Ферментативные методы дорогие.
Правда: капсулированные системы снижают расходы благодаря возможности многократного использования.

Три интересных факта

  1. β-галактозидаза используется в производстве детских смесей и сыра, но впервые была стабилизирована в микрокапсулах.

  2. Новая система сохраняет активность в широком диапазоне температур, что позволяет использовать её без дополнительного охлаждения.

  3. Исследование стало частью программы по созданию "умных" биоматериалов для пищевой индустрии.

Исторический контекст

  1. В 1960-х годах впервые начали использовать ферменты для расщепления лактозы в молоке.

  2. В 1990-х появились промышленные фильтры, но они сильно изменяли вкус продукта.

  3. Современные российские разработки объединяют ферментные и нанотехнологии, делая процесс точным и безопасным.

Подписывайтесь на Экосевер

Читайте также

Немка вернула Греции фрагмент древней колонны, вывезенный 60 лет назад сегодня в 6:11
История длиной в жизнь: то, что когда-то забрали из Олимпии, наконец вернулось домой

Через шесть десятилетий после экскурсии по Древней Олимпии немецкая туристка решилась вернуть домой древний артефакт — фрагмент колонны, вывезенный под видом сувенира.

Читать полностью »
Американские исследователи объяснили природу призраков — вспышек болотного света вчера в 22:56
Учёные засняли рождение призраков: разгадана тайна блуждающих огоньков

Американские учёные впервые засняли рождение "блуждающих огоньков". Исследование показало: призрачное свечение возникает из-за микромолний, воспламеняющих пузырьки метана в болотной воде.

Читать полностью »
Учёные предупредили о риске утраты коралловых рифов и вымирания Амазонии при потеплении выше 1,5 °C вчера в 21:16
Учёные предупредили: Земля вошла в новую реальность, где климат больше не подчиняется правилам

Учёные предупреждают: Земля приближается к климатической точке невозврата. Если температура превысит 1,5 °C, планету ждут необратимые изменения — от гибели Амазонии до остановки океанических течений.

Читать полностью »
ИИ совершил прорыв в физике, найдя способ решения задачи трёх тел вчера в 20:41
Прорыв, меняющий астрофизику: ИИ научился предсказывать поведение звёзд

Искусственный интеллект впервые предложил точный метод прогнозирования движения трёх тел, решив задачу, над которой человечество бьётся веками. Что это значит для науки и космоса?

Читать полностью »
Университет Бристоля: ночная активность в соцсетях связана с ухудшением психического здоровья вчера в 19:10
Один твит после полуночи — и мозг не отдыхает: как ночная активность разрушает сон

Учёные из Британии выяснили, что ночная активность в соцсетях повышает тревожность и нарушает сон. Почему посты после полуночи вредят психике и как восстановить режим.

Читать полностью »
Учёные из Цюриха и Кливленда доказали связь между загрязнением воздуха и ожирением вчера в 18:05
Дышишь — и толстеешь: загрязнение воздуха влияет на обмен веществ

Учёные доказали, что загрязнение воздуха влияет на обмен веществ и может вызывать диабет и ожирение. Как частицы пыли вмешиваются в работу наших генов и бурого жира.

Читать полностью »
Американские анестезиологи выявили повышенный риск бессонницы после кесарева сечения вчера в 17:27
После кесарева мамы спят хуже: врачи рассказали, почему восстановление даётся тяжелее

Исследование показало, что после кесарева сечения женщины чаще страдают бессонницей и болью. Почему сон становится частью лечения и как помочь себе восстановиться.

Читать полностью »
Университет Малаги: чтение художественной литературы развивает способность понимать мысли других людей вчера в 16:32
Художественная литература развивает навык, который делает людей умнее и добрее

Учёные доказали, что чтение романов развивает способность понимать чувства других. Как Джейн Остин превращает литературный сюжет в тренировку для мозга и эмпатии.

Читать полностью »