Dodatki: Dodatki do produktów w proszku

Standardowo dostępne na rynku suszone produkty z mleka to przede wszystkim mleko w proszku, w wersji pełnotłustej lub odtłuszczonej, suszona serwatka, permeat serwatki, laktoza oraz kazeina i jej frakcje. Część tych produktów może stanowić samodzielny produkt kierowany do konsumenta, pozostałe najczęściej wykorzystywane są jako półprodukty lub surowiec do produkcji lodów, wyrobów cukierniczych, piekarskich, jak także wędlin, albo jako baza dla preparatów specjalnego przeznaczenia żywieniowego. Pod względem wartości odżywczej mleczne produkty w proszku są źródłem wielu składników o potencjale funkcjonalnym – między innymi białka jako źródła aminokwasów egzogennych, soli mineralnych i witamin.

Dlatego mleczne produkty w proszku można traktować jako źródło lub nośnik czynników prozdrowotnych, powszechnie określanych jako funkcjonalne. Najczęściej wykorzystywanym w aspekcie funkcjonalności walorem żywności jest zwiększanie dostępności mikroskładników. Warto przypomnieć, że na liście dopuszczonych oświadczeń zdrowotnych najliczniejszą grupę stanowią oświadczenia związane z mikroelementami oraz witaminami.

Mleko i produkty mleczne polecane są zwykle jako źródło dobrze przyswajalnego wapnia. Mleko zawiera średnio 1,20 g wapnia na litr. Większość jonów wapnia tworzy kompleks z fosforanem kazeinianu, który charakteryzuje się wysoką biodostępnością. Pomimo to, w wielu krajach mleko w proszku i jego pochodne są często wzbogacane w wapń, żelazo i witaminę D. Procedura ta jest uznawana za system przeciwdziałania osteoporozie, obniżania ryzyka nadciśnienia, raka okrężnicy, kamicy nerkowej i wchłaniania ołowiu. Najczęściej stosowanymi solami wapnia są: węglan wapnia, chlorek wapnia, fosforan wapnia, trójzasadowy fosforan wapnia, cytrynian wapnia, mleczan wapnia i glukonian wapnia. Pod względem technologicznym, należy zwrócić uwagę na stabilność białek mleka w czasie fortyfikacji w wapń. Wapń może reagować z białkami mleka, zwłaszcza w czasie obróbki termicznej i najczęściej powoduje ich wytrącanie i żelowanie. Stabilność termiczna związana jest z rodzajem zastosowanej soli wapniowej i rodzajem mleka. Najczęściej, dodatkowo wykorzystywane są stabilizatory i emulgatory. Innymi przeszkodami związanymi z fortyfikacją produktów mlecznych w wapń są: niskie stężenie wapnia rozpuszczalnego i zmiana smaku na nieakceptowany (opisywany jako gorzki, metaliczny, kredowy). Dlatego ważny jest w procesie produkcji mlecznych proszków fortyfikowanych odpowiedni dobór źródła wapnia zapewniający odpowiednią jakość, stabilność termiczną białek, rozpuszczalność i biodostępność wapnia. Na podstawie publikowanych badań wykazano, że mleczan wapnia lub glukonian wapnia, stabilizowany disodowym fosforanem, zwiększa sensoryczną akceptowalność produktu i stabilność termiczną białek. Sugerowany poziom optymalny wapnia wynosi 50 mg/100 cm3. Podobne cechy buforujące wykazano dla trójsodowego cytrynianu, który zapewnia stabilność termiczną wzbogaconego mleka w czasie procesu UHT. Najważniejszą rolę w stabilności termicznej odgrywają białka mleka, dlatego ważnym czynnikiem jest nie tylko stężenie soli wapniowych, ale także stężenie białek i kontrola kwasowości finalnego produktu. Oceniana biodostępność najczęściej jest porównywana z biodostępnością soli nieorganicznych, na korzyść soli organicznych. Jednak nie jest to oczywiste – nadal jest wiele sprzeczności w badaniach z zakresu biodostępności soli wapniowych. Wynika to z faktu, że na przyswajalność mikroelementów wpływa zarówno całkowita zawartość dodatku, jak i wiele innych, współtowarzyszących substancji, wchodzących w interakcje z wapniem (np. błonnik, fityniany, konkurencyjne pierwiastki, fosfor). Co do rodzaju soli organicznych, badania nie wykazują istotnych różnic w ich biodostępności. Co ciekawsze, potwierdzono, że biodostępność wapnia z mleka ludzkiego jest wyższa w porównaniu z preparatami dla niemowląt. Dla przykładu, przyswajalność fosforu i wapnia z mleka matki jest na poziomie odpowiednio 90% i 70-80%. Biodostępność z mieszanek mlecznych dla niemowląt wynosi odpowiednio 90% i 30-70%. Przyswajalność tych pierwiastków z mleka przez osoby dorosłe mieści się w zakresie 25-54%. Czynnikami zwiększającymi biodostępność wapnia są: laktoza, białka, fosfor i witamina D. Jednak ta zależność też nie jest prosta, gdyż wapń jest absorbowany przez organizm człowieka tylko w określonym stosunku do fosforu. Stosunek wapnia do fosforu, większy niż jeden, jest uważany za idealny dla optymalnej bioprzyswajalności wapnia. Dlatego wzbogacanie mleka w mikroelementy i dodatkowo stosowane stabilizatory, musi być realizowane rozważnie z punktu widzenia bioprzyswajalności wapnia. Także białka odgrywają kluczową rolę w procesie biodostępności pierwiastków, gdyż technologicznie warunkują możliwość fortyfikacji produktów w składniki mineralne. Jednym z czynników zwiększających bioprzyswajalność wapnia jest występowanie biokompleksów: fosfopeptydów kazeinowych. Fosfopeptydy kazeinowe (CPP) są jednym z funkcjonalnych dodatków do żywności. Jest to produkt hydrolizy kazeiny, poprawiający rozpuszczalność minerałów takich, jak wapń, żelazo, magnez oraz ich przyswajalność w przewodzie pokarmowym. Wyższa bioprzyswajalność kompleksów wapniowych jest warunkiem zwiększania masy kostnej i zapobiegania próchnicy zębów.

Fortyfikowane sproszkowane produkty mleczne są coraz częściej wykorzystywane w celu eliminacji niedoborów żywieniowych żelaza. Niedobór żelaza jest jedną z najczęstszych przyczyn niedokrwistości na całym świecie, zwłaszcza wśród małych dzieci, młodzieży i kobiet w okresie prokreacyjnym. Ze względu na fakt, że mleko zawiera bardzo mało żelaza, około 0,2 g/kg, możliwość wzbogacania mleka i jego produktów w ten pierwiastek jest uzasadniona. Należy jednak wziąć pod uwagę interakcję między składnikami mleka i jonami żelaza. Do przykładowych niekorzystnych przemian towarzyszących wzbogacaniu żelazem zaliczają się: utlenianie lipidów, reakcje brązowienia, i tym samym zmniejszanie jakości i trwałości finalnego produktu. Wynika to z faktu, że jony żelaza mogą tworzyć w obecności tlenu reaktywne jego formy, które reagują z wielonienasyconymi kwasami tłuszczowymi, jak na przykład kwasami eikozapentaenowymi lub dokozaheksaenowym. Wodoronadtlenki, powstające w czasie utleniania lipidów, nie tylko wpływają na zmianę smaku i zapachu produktu, ale także mają szkodliwe działanie na organizm człowieka. Należy zauważyć, że w przypadku produktów w proszku składniki mleka są silnie wystawione na działanie tlenu atmosferycznego, dlatego w ich przypadku czynnikami warunkującymi jakość i wartość odżywczą jest zawartość wielonienasyconych kwasów tłuszczowych oraz czas przechowywania. W reakcji brązowienia natomiast, substratami przemian są białka lub aminokwasy. Przemiany te prowadzą do zmniejszenia wartości odżywczej białek mleka, co jest związane ze stratami lizyny, a także powstawaniem związków mutagennych. W suplementacji produktów mlecznych żelazem, ważna jest także postać chemiczna Fe (II) lub Fe (III), oraz stosunek kazeiny i białek serwatkowych, laktozy, tiaminy, oligosacharydów, innych minerałów. Czynniki te mogą wpływać na bioprzyswajalność jonów żelaza. Żelazo na drugim stopniu utleniania, Fe (II), tzw. żelazo hemowe, wchłania się w około 20% i jego przyswajalność mało zależy od innych składników pożywienia. Żelazo niehemowe, na trzecim stopniu utleniania, Fe (III), charakteryzuje się niskim stopniem przyswajalności, na poziomie 5%. Tę przyswajalność Fe (III) można zwiększyć poprzez skojarzoną podaż witaminy C, skrobi opornej i prebiotyków. Zgodnie z danymi literaturowymi, związki żelaza Fe (II) w formie siarczanu lub glukonianu wykazują wyższą bioprzyswajalność w porównaniu do Fe (III), zarówno w warunkach in vivo, jaki i in vitro. Ponadto, warto zauważyć, że składniki współtowarzyszące (np. witamina E) mogą wpływać na redukcję Fe (III) do formy Fe (II), co może skutkować zwiększeniem bioprzyswajalności żelaza z tego układu. Warunkiem podstawowym jest także pakowanie i przechowywanie mlecznego produktu w proszku w warunkach minimalizujących dostęp tlenu.

Dieta współczesnego człowieka jest uboga w niektóre witaminy, przede wszystkich te rozpuszczalne w tłuszczach (witaminy A, D, E i K), a także niektóre witaminy z grupy B. Mleczne produkty w proszku mogą być bardzo atrakcyjnym nośnikiem dla wielu witamin, w tym przede wszystkim dla witamin rozpuszczalnych w tłuszczach. Brak jednak jednoznacznych i reprezentatywnych badań wykazujących bioprzyswajalność poszczególnych form tych witamin z produktów żywności.

W wielu krajach zachodnich wprowadzono obowiązkową fortyfikację produktów mlecznych. W Kanadzie fortyfikacja mleka witaminą D jest obowiązkowa, w USA i Australii dobrowolna. Niedobór witaminy D w organizmie człowieka łączony jest z wieloma dysfunkcjami, począwszy od chorób kości, aż po alergie. Ze względu na niską podaż z naturalnych źródeł, konieczna jest suplementacja tej witaminy przez organizm człowieka. Dlatego tym bardziej cenne byłoby wprowadzenie obowiązku suplementacji tą witaminą na przykład mlecznych produktów w proszku, które są słabym naturalnym jej źródłem. Ważne jest jednak, aby fortyfikacja witaminami była ściśle kontrolowanym procesem zapewniającym stabilność podczas procesu technologicznego, jak i przechowywania produktu finalnego. Trzeba podkreślić, że niestabilność witaminy D3 na czynniki zewnętrzne jest nadal szeroko dyskutowana. Generalnie, produkty wzbogacane w witaminy powinny być przeznaczone do bezpośredniego spożycia, bez konieczności zastosowania przed spożyciem obróbki termicznej o wysokiej dawce cieplnej.