Nowe idee: Napoje mleczno-roślinne, czyli jak połączyć wodę z ogniem

Zastąpienie produktów spożywczych pochodzenia zwierzęcego (w tym mlecznych) produktami pochodzenia roślinnego może być sposobem na znaczne zredukowanie czynników żywieniowych obciążających środowisko. Do produkcji białka roślinnego wymagana jest mniejsza liczba zasobów, w tym mniej gruntów. Produkcja ta jest również obciążona mniejszą emisją gazów cieplarnianych w porównaniu ze zwierzęcą. Zmiana nawyków żywieniowych w zakresie roślinnych alternatyw jest tendencją rosnącą. Rozwiązaniem technologicznym ułatwiającym zwiększanie spożycia produktów pochodzenia roślinnego jest tworzenie ich poprzez łączenie w procesie produkcji surowca odzwierzęcego z roślinnym. Pozwala to na stopniowe wprowadzanie nowych doznań sensorycznych związanych z surowcem roślinnym, który często odbiega od preferowanych cech smakowo-zapachowych żywności pochodzenia zwierzęcego. 

Produkty mieszane (roślinno-mleczne) mogą stanowić etap przejściowy na drodze do zwiększania udziału surowca roślinnego w diecie. Tym samym połączenie bazy mlecznej z roślinną może skutkować ciekawą możliwością bilansowania istotnych składników odżywczych, tj. błonnik, antyoksydanty, witaminy i składniki mineralne. Rozwój sektora produktów mleczno-roślinnych jest nowym wyzwaniem – zarówno pod względem fizykochemicznym, jak i sensorycznym – dla branży mleczarskiej. 

Napoje mleczne to jeden z najbardziej rozwiniętych technologicznie sektorów w przemyśle mleczarskim. Produkty te mają pełną akceptację konsumencką pod względem zarówno sensorycznym, jak i odżywczym. Walory smakowo-zapachowe połączone z cennymi składnikami w postaci pełnowartościowego białka, składników mineralnych i witamin sprawiają, że spożycie tych produktów jest coraz większe. Z tego względu oferta mlecznych napojów, w tym fermentowanych, stale się rozrasta, także poprzez migrację tradycyjnych napojów z różnych rejonów świata na nowe rynki. 

Wartość odżywcza napojów mlecznych wynika ze składu surowca. Mleko jest cennym źródłem białka, którego podstawą są kazeina i białka serwatkowe, w tym α-laktoalbumina i β-laktoglobulina, immunoglobuliny, enzymy itp. Białka mleka, a przede wszystkim białka serwatkowe, należą do grupy białek pełnowartościowych o zbliżonym do wzorca składzie aminokwasów egzogennych. Fakt ten sprawia, że białka serwatkowe stanowią cenne źródło składnika budulcowego dla organizmu człowieka. Oprócz tego białka mleka, a w szczególności kazeina i laktoferyna, wykazują właściwości antyoksydacyjne. Ponadto mleko zawiera szereg związków mineralnych istotnych dla funkcjonowania organizmu ludzkiego, m.in. wapń, potas, cynk, selen i fosfor. 

Fermentowane produkty mleczarskie mają długą historię. Na przestrzeni wieków sposoby produkcji mlecznej żywności fermentowanej rozprzestrzeniały się na całym świecie. Wpływ wielu czynników – takich jak położenie geograficzne, warunki klimatyczne, specyficzna mikroflora itp. – pozwolił na otrzymanie różnorodnych produktów o charakterystycznych cechach, różniących się smakiem, zapachem czy konsystencją, silnie związanych z obszarem produkcji i elementami tradycji. Coraz częściej na półkach sklepowych mamy dostęp do tradycyjnych form mleka fermentowanego (np. jogurt, kefir, kumys, chal, kurut, airag) czy napojów serwatkowych (np. suusac, labneh, ymer, shubat), jak również napojów na bazie mleka innych gatunków ssaków, w tym owczego i koziego. Dodatkowo proces fermentacji, jako naturalna metoda przedłużania trwałości mleka surowego, jest postrzegany przez konsumentów wysoce pozytywnie i kojarzony z wieloma czynnikami prozdrowotnymi. W ich świadomości proces fermentacji mlekowej koreluje z silnym pozytywnym wpływem na walory odżywcze produktu, w tym korzystnie oddziałuje na profilowanie mikroflory jelitowej. W dodatku wartość odżywcza fermentowanych mlecznych napojów zwiększa się dzięki samej obecności żywych komórek bakterii fermentacji mlekowej i ich metabolitów (bakteriocyny, krótkołańcuchowe kwasy tłuszczowe, kwasy organiczne) jako mikroflory konkurencyjnej dla patogenów. Na szczególną uwagę zasługuje kwas masłowy, który stymuluje podział i dojrzewanie komórek jelita grubego i pośrednio wpływa na hamowanie ekspresji genów raka jelita grubego.

Jak wspomniano, roślinne alternatywy napojów mlecznych są kupowane coraz częściej. Czynnikami wzrostu popularności tych produktów są walory odżywcze oraz rosnąca świadomość w zakresie zrównoważonej produkcji żywności. Pozyskiwanie żywności od zwierząt jest wysoce nieefektywne ze względu na zużycie wody, pasz i znaczący ślad węglowy. Wielu badaczy dowodzi, że produkcja i przetwórstwo mleka oraz mięsa to znaczące źródła gazów cieplarnianych w produkcji żywności. Pomimo negatywnego wpływu na środowisko mleko i inne produkty mleczne w krajach rozwiniętych nadal są spożywane w dużych ilościach, a według prognoz spożycie to będzie rosło. Jednocześnie jest obserwowany ciągły wzrost udziału roślinnych alternatyw mleka i zgodnie z prognozami rynek ten ma zarejestrować dalszy przyrost o 8-15%. 

W ofercie roślinnych zamienników mleka najbardziej rozpowszechniony jest napój sojowy, którego korzenie sięgają terenów Azji Wschodniej. Aktualnie różnorodność propozycji roślinnych napojów rozrasta się, a wśród najpopularniejszych baz surowcowych należy wymienić m.in. owies, migdał, ryż, orzech kokosowy, sorgo, komosę ryżową oraz konopie. Napoje wytwarzane z tych surowców powstają w wyniku ekstrakcji wodnej rozdrobnionych roślin, orzechów lub nasion, ewentualnie z zastosowaniem dodatkowo procesu fermentacji lub enzymatycznej hydrolizy. Większość wspomnianych surowców cechuje się istotną zawartością błonnika i innych składników żywieniowych, ale jednocześnie większość z nich charakteryzuje się niską zawartością białka (z wyjątkiem soi). To powoduje, że wykorzystanie napojów roślinnych jako zamiennika mleka wymaga wzbogacania składnikami mineralnymi, niektórymi witaminami i/lub niezbędnymi aminokwasami.

Smak – będący wypadkową cech surowca – jest wiodącym czynnikiem determinującym wybór rodzaju napoju w kierunku najbardziej akceptowanego. Pomimo różnic sensorycznych i żywieniowych produkty roślinne są coraz bardziej konkurencyjną alternatywą dla mleka pod względem zrównoważonej produkcji. Dodatkowymi aspektami wzmagającymi atrakcyjność napojów roślinnych są zwiększająca się liczba nietolerancji i alergii na składniki mleka (białka, laktoza), obawy konsumentów związane z obecnością w produktach odzwierzęcych pozostałości hormonów, antybiotyków, cholesterolu oraz troska o dobrostan zwierząt. Nie bez znaczenia są również utrwalające się przekonania o korzyściach zdrowotnych wynikających z diet roślinnych, takich jak weganizm, wegetarianizm lub fleksitarianizm. Należy jednocześnie zauważyć, że wśród wegan i wegetarian spożywanie napojów roślinnych staje się nawykiem, podobnie jak picie mleka krowiego jest nawykiem większości populacji. Nawykowe ujęcie konsumpcji wpływa na decyzje konsumentów i warunkuje ich wybory żywieniowe. Kluczowym aspektem jest poznanie oferty żywieniowej, czyli znajomość produktu. Jak wykazano w badaniach, nieznajomość napojów roślinnych okazała się główną przyczyną niespożywania ich. Dlatego dostępność tego rodzaju produktów może wpływać na intensyfikację wzrostu zapotrzebowania na napoje roślinne. 

Jak wspomniano wcześniej, proces produkcji napojów roślinnych polega na ekstrakcji wodnej rozdrobnionych fragmentów nasion, orzechów, które wcześniej mogą być poddane procesowi odtłuszczania lub (jak ma to miejsce w przypadku nasion zbóż) hydrolizie enzymatycznej w celu rozłożenia polisacharydów na krótsze frakcje di- i monosacharydów, nadające produktowi końcowemu słodki smak i właściwą konsystencję. W dalszych etapach procesu produkcji wodne roztwory poekstrakcyjne są filtrowane i homogenizowane. W celu uzyskania właściwej konsystencji stosowane są dodatki stabilizująco-emulgujące, takie jak skrobie, mączka chleba świętojańskiego, guma gellan, guma guar, karagen czy lecytyna. W procesie upodobniania składu napojów roślinnych do składu mleka produkt wzbogaca się w lipidy (oleje roślinne), witaminy i składniki mineralne. Ze względu na różnorodność surowcową napoje roślinne mogą być traktowane jako źródło wielu prozdrowotnych związków aktywnych, m.in.: polifenoli, fitosteroli, fitoestrogenów, witamin, wielonienasyconych kwasów tłuszczowych i wielu innych. 

Nasiona strączkowe ze względu na zawartość białka są najczęściej kojarzone z surowcem do produkcji substytutów mlecznych lub mięsnych. Wykazano, że spożycie nasion strączkowych, w tym soi, wpływa pozytywnie na profil lipidowy krwi człowieka. Ponadto strączki są wartościowym źródłem błonnika, witamin i składników mineralnych, a jednocześnie cechują się niską gęstością energetyczną. Jak wspomniano wcześniej, strączkiem najczęściej wykorzystywanym do produkcji napojów roślinnych jest soja. Napój sojowy zawiera ilość białka porównywalną do mleka krowiego. Białko sojowe cechuje się jednak mniejszą zawartością aminokwasów siarkowych oraz pięciokrotnie niższą zawartością wapnia w porównaniu do mleka krowiego. Ze względu na obecność fitoestrogenów produktom sojowym przypisuje się potencjał hamowania utraty masy kostnej i łagodzenia okresu okołomenopauzalnego u kobiet. Znaczenie antyoksydacyjne, przeciwzapalne i antyproliferacyjne soja zawdzięcza obecnym w niej izoflawonom. Jest ona również źródłem fitosteroli, które są funkcjonalnymi analogami cholesterolu, jednak syntetyzowanymi wyłącznie przez rośliny (fitosterole występują w błonach komórkowych roślin, regulując płynność błony). Najbardziej rozpowszechnionymi fitosterolami są β-sitosterol, kampesterol i stigmasterol. Związkom tym przypisuje się hamowanie wzrostu poziomu cholesterolu we krwi, obniżanie poziomu frakcji LDL cholesterolu oraz redukcję zmian miażdżycowych.

Ciekawym surowcem roślinnym jest siemię lniane. Nasiona lnu są bogatym źródłem błonnika, w tym w 25% błonnika rozpuszczalnego, cechującego się wysoką wodochłonnością oraz właściwościami emulgującymi i zagęszczająco-stabilizującymi podobnymi do właściwości pektyny. Tę frakcję siemienia lnianego stanowią polisacharydy. Badania naukowe dowodzą, że wykazują one również właściwości prebiotyczne i tym samym mogą pozytywnie stymulować wzrost korzystnej mikroflory jelitowej, w tym probiotyków. Ponadto błonnikowi obecnemu w nasionach lnu przypisuje się zdolności do zmniejszania stężenia cholesterolu całkowitego i LDL cholesterolu w serum krwi. Jednakże siemię lniane to nie tylko błonnik – jest ono przede wszystkim źródłem lipidów, w tym niezbędnych nienasyconych kwasów tłuszczowych z grupy omega-3. Do najcenniejszych kwasów tłuszczowych nasion lnu zalicza się kwasy: α-linolenowy (53,3%), linolowy (12,7%), oleinowy (20,2%), palmitynowy (5,3%) i stearynowy (4,1%). Kwasy nienasycone są niezbędnym elementem budulcowym struktur komórkowych, w tym komórek nerwowych. Białko nasion lnu, choć zawiera małe ilości lizyny, charakteryzuje się wysoką strawnością oraz obecnością bioaktywnych peptydów, które mają udowodnione działanie przeciwmalaryczne, immunosupresyjne i korzystne dla gęstości kości. Nie są to jednak jeszcze wszystkie cenne związki siemienia lnianego – jego nasiona stanowią bogactwo kwasów fenolowych, flawonoidów o właściwościach antyoksydacyjnych, antyrodnikowych i proestrogenowych. 

Kolejną popularną bazą do produkcji napojów roślinnych jest ziarno owsa. Jest to surowiec zbożowy zawierający cenny składnik funkcjonalny – β-glukan. β-glukan to substancja z grupy polisacharydów stanowiąca frakcję błonnika rozpuszczalnego podlegającego fermentacji przez wybrane mikroorganizmy. Spośród różnych źródeł błonników korzyści zdrowotne β-glukanu zostały najlepiej udokumentowane. Występuje on w dużych ilościach w ziarnach owsa i jęczmienia. Przypisuje się mu najskuteczniejsze działanie immunostymulacyjne poprzez zwiększanie funkcjonalnej aktywności makrofagów i aktywowanie przeciwdrobnoustrojowej aktywności komórek jednojądrzastych i neutrofili. Uważa się, że zdolność glukanów roślinnych do tworzenia lepkich roztworów jest podstawą ich korzyści zdrowotnych polegających na obniżaniu poposiłkowej odpowiedzi na glukozę i insulinę, obniżaniu poziomu cholesterolui nasilaniu uczucia sytości. 

W procesie produkcji napojów roślinnych często wykorzystywane są orzechy, w tym nerkowce i orzechy laskowe. Orzechy są żywnością z niedocenianym potencjałem prozdrowotnym. Spośród produktów roślinnych stanowią najbogatsze źródło lipidów, zawierające niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, błonnik, fitosterole, tokoferole i związki fenolowe. Orzechy zawierają również znaczne ilości białka, w większości przypadków z niskim poziomem lizyny (z wyjątkiem nerkowców i pistacji, których białko uznaje się za pełnowartościowe). Ponadto orzechy są istotnym źródłem składników mineralnych (m.in. żelaza, fosforu, cynku i magnezu), jak również cennym źródłem witamin (B1, B6, E oraz K). Warto podkreślić, że obecność tokoferoli (witaminy E) sprawia, że spożycie orzechów ma ogromny wpływ antyoksydacyjny na organizm człowieka.

Podsumowując, cechy chemiczne, odżywcze i sensoryczne surowców wykorzystywanych do produkcji napojów roślinnych i mlecznych stanowią potencjał w aspekcie technologicznym i funkcjonalnym do produkcji napojów na bazie mieszanin surowców mleczno-roślinnych. Łączenie baz mlecznych z roślinnymi daje możliwości eliminowania wad żywieniowych, sensorycznych i technologicznych poszczególnych surowców. 

Przykładowo: 

1. aby wyeliminować efekt aminokwasów ograniczających roślin, należy wykorzystać potencjał białek pełnowartościowych mleka,
2. aby podwyższyć wartość odżywczą tłuszczu mlecznego, należy dodać składniki roślinne bogate w niezbędne nienasycone kwasy tłuszczowe, na przykład siemię lniane,
3. w celu uzyskania stabilnej konsystencji napojów mleczno-roślinnych należy wykorzystywać natywne polisacharydy zagęszczająco-stabilizujące surowców roślinnych (np. siemię lniane i owies),
4. w celu podwyższenia udziału składników mineralnych i witamin można wykorzystać wysoką zawartość jonów wapnia, witaminy D i witaminy B12 z mleka w połączeniu z bazą roślinną bogatą w witaminy z grupy B (B1, B6), tokoferole itp., 
5. dla wzmocnienia potencjału antyoksydacyjnego napojów mleczno-roślinnych warto zastosować surowce roślinne bogate w anty-oksydanty, tj. polifenole, tokoferole itp. 

Dane literaturowe potwierdzają, że połączenie białek mleka (a przede wszystkim kazeiny i β-laktoglobuliny) z polifenolami obecnymi w surowcu roślinnym może wpływać na zwiększenie właściwości antyoksydacyjnych napoju mleczno-roślinnego, zwłaszcza fermentowanego. 

Dopracowanie receptury napojów mleczno-roślinnych przyczyni się do zrównoważonej produkcji poprzez zwiększenie wykorzystania surowców roślinnych, a tym samym redukcję gazów cieplarnianych, śladu węglowego i zużycia wody. Łączenie mleka z bazą napojów roślinnych jest wyzwaniem technologicznym pod względem dopracowania pożądanego smaku, zapachu i konsystencji produktu, który trafia na półkę sklepową.