Cukier w nabiale: Redukcja zawartości cukru w produktach mlecznych

Światowa Organizacja Zdrowia (WHO) zasugerowała, że cukier powinien stanowić jedynie 10% lub mniej całkowitej energii spożywanej w diecie. Jednak średnio cukier stanowi znacznie większą część. Szacuje się, że średnie dzienne spożycie cukru na świecie wynosi około 500 kcal, podczas gdy zalecane spożycie dla osoby o prawidłowej masie ciała to około 25 g (96 kcal) dziennie. Nadmierne spożycie cukru może przyczyniać się do wielu problemów zdrowotnych jak nadciśnienie, cukrzyca typu 2, choroby układu krążenia oraz próchnica zębów. Choć cukier nie jest jedyną przyczyną epidemii otyłości, jest jednym z głównych czynników ją wywołujących. Według danych amerykańskich około 36% dorosłych powyżej 20. roku życia oraz 17% dzieci i młodzieży w wieku od 2 do 19 lat cierpi na otyłość. Uważa się, że proste ograniczenie spożycia cukru może potencjalnie zapobiec 2,4 mln przypadków cukrzycy, 8 tys. udarów mózgu i 26 tys. przedwczesnych zgonów rocznie.
Wzrost liczby chorób związanych z nadmiernym spożyciem cukru wzbudza rosnące zainteresowanie konsumentów ograniczaniem tego składnika w produktach mlecznych oraz innych produktach spożywczych. Napoje słodzone cukrem, takie jak smakowe mleko, napoje gazowane, napoje sportowe oraz słodzona herbata, są największymi źródłami dodanego cukru w diecie. Niektóre produkty mleczne, takie jak jogurty smakowe, kremy, szejki i lody, również mogą zawierać duże ilości niepożądanego, dodanego cukru. W ciągu ostatnich dwóch dekad wzrosło zainteresowanie konsumentów zdrowiem, co przyczyniło się do zwiększonego popytu na zdrowsze opcje żywieniowe, tj. bez dodanego cukru lub o obniżonej zawartości dodanego cukru. Dodany cukier i cukier naturalnie występujący w żywności nie różnią się chemicznie, jednak dodany cukier stanowi większe zagrożenie dla zdrowia ze względu na dostarczanie niepotrzebnych kalorii. Pojęcie „cukier dodany” odnosi się do cukru dodawanego do żywności przed spożyciem, w trakcie przygotowywania lub przetwarzania, w celu poprawy smaku lub konsystencji produktu, w przeciwieństwie do cukru naturalnie występującego w żywności.
Laktoza, disacharyd naturalnie występujący w mleku, jest nieodłącznym składnikiem mleka ssaków i można ją znaleźć w każdym rodzaju mleka: kozim, krowim, ludzkim oraz we wszystkich innych. Laktoza jest wyjątkowa, ponieważ występuje w mleku wyłącznie w postaci wolnej, niepołączonej z żadną inną cząsteczką. Można powiedzieć, że jest najliczniejszym składnikiem stałym mleka i ważnym materiałem wyjściowym dla bakterii probiotycznych. Wielu producentów dodaje laktozę do modyfikowanego mleka dla niemowląt, aby dzieci karmione takim mlekiem miały zapewniony wzrost bakterii probiotycznych w jelitach. Zawartość laktozy w produktach mlecznych jest bardzo zróżnicowana (tabela 1).
Wraz ze wzrostem świadomości pojawiły się nowe wymagania konsumentów dotyczące zdrowszych, niskokalorycznych produktów, które mają taki sam smak jak ich pełnokaloryczne odpowiedniki. Niektóre standardowe metody opracowywania zdrowszych produktów spożywczych, takie jak redukcja tłuszczu, cukru i soli, mogą niekorzystnie wpływać na ich smak. Zmniejszenie zawartości cukru bez utraty smaku oraz negatywnego wpływu na sprzedaż wciąż pozostaje wyzwaniem. Istnieje tu wiele metod: bezpośrednia redukcja, substytucja cukru, ultrafiltracja, hydroliza laktozy i inne.
Hydroliza laktozy
Hydroliza laktozy jest metodą redukcji cukru w produktach mlecznych. Uznaje się ją za alternatywę dla bezpośredniego zmniejszania zawartości cukru dodanego, ponieważ hydroliza 70% laktozy w mleku zwiększa jego słodkość na poziomie porównywalnym z dodaniem 2% cukru. Obecnie do produkcji mleka bez laktozy stosuje się enzymatyczną hydrolizę laktozy. Choć znaczenie hydrolizy laktozy w produktach mlecznych jest znane od dziesięcioleci, dopiero w ostatnich latach możliwa stała się przemysłowa produkcja -galaktozydazy (potocznie zwanej laktazą). Hydrolizę laktozy można przeprowadzić na różne sposoby. Jednorazowa hydroliza odbywa się na dwa sposoby. Pierwsza metoda polega na dodaniu -galaktozydazy do pasteryzowanego mleka i utrzymywaniu mieszaniny w temperaturze 35–45°C przez określony czas lub w temperaturze chłodniczej przez noc. Enzym jest następnie dezaktywowany poprzez dodatkową obróbkę cieplną. Druga metoda hydrolizy laktozy polega na dodaniu sterylnego roztworu laktazy do mleka UHT przed pakowaniem, gdzie laktoza jest rozkładana w ciągu pierwszych kilku dni po zapakowaniu. Obie jednorazowe metody enzymatyczne są kosztowne. Bardziej ekonomiczne metody hydrolizy laktozy obejmują odzyskiwanie enzymu za pomocą membran oraz zastosowanie systemów z unieruchomionymi (immobilizowanymi) enzymami. W systemie odzyskiwania membranowego enzym jest dodawany do permeatu mleka po ultrafiltracji, a następnie odzyskiwany przez filtrację i ponownie używany. Hydrolizowany permeat laktozy jest następnie wprowadzany z powrotem do mleka. Produkt bez laktozy nie powinien jej zawierać, natomiast produkt o obniżonej zawartości laktozy musi cechować się znaczną redukcją jej poziomu.
Ultrafiltracja
Ultrafiltracja jest dobrze znaną metodą redukcji zawartości laktozy w mleku. Proces ten polega na oddzielaniu składników mleka według masy cząsteczkowej. Cięższe związki o większej masie cząs-teczkowej (białka, tłuszcze) są zatrzymywane przez ultrafiltrację, podczas gdy składniki o niższej masie cząsteczkowej (laktoza, woda, minerały i witaminy) przechodzą przez membranę. Następnie wodę można dodać z powrotem do zawiesiny substancji stałych, aby uzyskać mleko bezlaktozowe, które nie jest tak słodkie jak mleko hydrolizowane laktozą. Końcową słodycz mleka bezlaktozowego wyprodukowanego metodą ultrafiltracji można poprawić poprzez dodanie enzymatycznie zhydrolizowanej laktozy lub substancji słodzących o działaniu nieodżywczym po ultrafiltracji. Ostatecznie słodycz produktu odpowiada słodkości zwykłego mleka.

Bezpośrednia redukcja zawartości cukru
Bezpośrednia redukcja zawartości cukru to metoda stopniowego ograniczania jego ilości w produktach mlecznych. Zawartość cukru jest powoli i stopniowo zmniejszana, tak aby konsumenci mogli przyzwyczaić się do niższych stężeń, nie zauważając przy tym żadnej różnicy. Redukcję tę można osiągnąć poprzez testowanie progowe, aby określić, jaka zmiana stężenia cukru powoduje odczuwalną różnicę w intensywności słodkości u 50% konsumentów. Nazywa się to progiem „ledwo zauważalnej różnicy”. W kontekście badań nad redukcją cukru próg odrzucenia jest istotny, aby określić, kiedy konsument przestaje kupować dany produkt.