2.4. адаптация молочных продуктов детского питания  к составу женского молока

Принципы адаптации заменителей молока. Промышленное производство продуктов для питания детей в раннем возрасте не ставит конечной целью замену молока матери искусственно созданными смесями. Эти молочные смеси только приближены к составу женского молока, имеют с ним сходные свойства, но ни в коей мере даже в обозримом будущем не станут равноценными заменителями молока матери.  Создание заменителей женского молока является вынужденной мерой, следствием наследственных, патологических, социальных и экологических причин, вызывающих недостаточность молочных желез матерей или повышенную чувствительность новорожденных к отдельным компонентам материнского молока. Создание молочных смесей, адаптированных к женскому молоку, для смешанного и искусственного вскармливания новорожденных основывается на следующих принципах.

1. Состав заменителей женского молока должен быть максимально приближен к средним показателям состава женского молока различных периодов лактации (молозиво, переходное и зрелое молоко) и обеспечивать возрастные физиологические потребности детей первого года жизни.

2. Заменители женского молока должны усваиваться так же хорошо, как материнское молоко, не вызывать напряженности в деятельности пищеварительных желез, соответствовать особенностям обмена, функциональному состоянию и иммунной реактивности организма, стимулировать развитие адаптационных способностей новорожденных.

3. Все заменители женского молока должны иметь высокие санитарно-гигиенические, противоэпидемические и микробиологические показатели, не содержать посторонних веществ – тяжелых металлов, пестицидов, микотоксинов, антибиотиков.

4. Технология и режимы производства должны обеспечивать заданные показатели состава и свойств заменителей женского молока, их высокое качество при бережном отношении к продукту на всех стадиях его изготовления.

5. Все заменители женского молока должны подвергаться клинической апробации. При ее проведении исследуют комплекс ответных реакций детей на продукт, оценивается динамика физического и психомоторного развития, склонность к заболеваниям, пищевая аллергия, видовой состав кишечной микрофлоры и т.п. Результаты клинико-физиологических исследований должны быть дополнены биохимическими исследованиями процессов азотистого, водно-солевого обменов, усвоения жира, полноты обеспеченности витаминами и железом.

Для производства различных продуктов детского питания используется, как правило, коровье молоко, поскольку оно является основным видом сырья молочной промышленности.

Состав молока матери изменяется по мере развития ребенка. Искусственные заменители таким свойством не обладают, их состав постоянен, поэтому возникает необходимость создания нескольких разновидностей заменителей, учитывающих потребности детей в различные периоды жизни. Как правило, создаются три разновидности трех базисных формул: первая – для новорожденных первого месяца жизни, вторая  - для детей первых трех месяцев (до 4-го месяца) и третья – для детей от 4-х мес до 1 года.

Коррекция белкового состава. Приближение состава белков молочных смесей к женскому молоку достигается прежде всего уменьшением общего содержания белка в коровьем молоке до значений, соответствующих потребностям детей различных возрастных групп. Обычно в заменителях женского молока содержание белка снижается до 1,5-2 г в 100 мл приводится в соответствие с женским молоком отношение казеина к сывороточным белкам, равное 40:60.

Такое приближение носит условный характер, так как казеин и сывороточные белки женского и коровьего молока подобны, но не идентичны.

В некоторых видах заменителей вообще не проводят коррекцию белкового состава по этому показателю, а отношение казеина к белкам сыворотки сохраняется на уровне коровьего молока, т.е. 80:20. В ряде зарубежных заменителей женского молока это отношение варьируется в весьма широких пределах от 30:70 до 60:40.

Более важно приблизить состав белков заменителей к женскому молоку по их биологической ценности. Систематическое отсутствие или дефицит хотя бы одной из незаменимых аминокислот неизбежно нарушит синтез тканевых белков, обменных процессов, приведет к белковому голоданию, истощению и может окончиться летально. Таким образом, биологическая ценность (БЦ) пищи есть степень соответствия продукта биосинтетическим потребностям организма.

Биологическая ценность белка лимитирует та незаменимая аминокислота «скор», которая имеет минимальное значение. Аминокислотный скор подсчитывают по формуле

Скор аминокислоты Х = мг АК в 1 г исследуемого белка      ,              (1)

                                         мг АК в 1г белка женского молока

где АК – содержание некоторой аминокислоты в мг.

Белок женского молока по предложению ФАО/ВОЗ приравнен к идеальному белку.

Для определения БЦ белка обычно определяют скор для 2 или 3 наиболее дефицитных незаменимых аминокислот и подсчитывают коэффициент различий аминокислотного скора (КРАС):

                                      КРАС =∑ ∆РАС/n,                                      (2)

где ∆РАС – разность аминокислотных скоров каждой из незаменимых  

       аминокислот с одной из наиболее дефицитных;

       n – число аминокислот.

         Теоретическое значение БЦ (в \%):

         БЦ = 100 – КРАС.

         В заменителях женского молока биологическая ценность белков по отношению к белкам женского молока должна быть не ниже 80\%. Такую БЦ можно получить, меняя соотношения казеина и белков сыворотки, так как БЦ белков сыворотки, содержащих больше незаменимых аминокислот, по сравнению с БЦ казеина, выше 100\%.

         В заменители для детей первых месяцев жизни вводят таурин и L-цистин. Таурин практически отсутствует в коровьем молоке и не синтезируется в организме в начальном периоде жизни детей. При естественном вскармливании дефицит таурина покрывается поступлением его с молоком матери в первые месяцы лактации. L-Цистин вводят в молочные смеси потому, что у детей в раннем возрасте фермент цистиназа, катализирующая превращение метионина в цистин, имеет низкую активность.

         Существуют питательные смеси для детей, страдающих сенсибилизацией к белкам коровьего молока или даже к белкам молока матери. В составе таких смесей белки коровьего молока замещают растительными белками. Интерес в этом отношении представляет миндальное молоко – водный экстракт орехов сладкого миндаля. Это молоко не вызывает у детей аллергических реакций, но в белках миндального молока нет метионина, они неполноценные. Миндальное молоко обладает низкой энергетической ценностью. Оно может быть использовано как временная диета для снятия острой аллергической реакции.

Среди растительных белков лучшие по биологической ценности – белки сои и их изоляты, т.е. очищенные белки. По аминокислотному составу они близки к казеину. Однако при использовании белков сои в специальных видах молочных продуктов необходимо определять аминокислотный скор и рассчитывать БЦ. Повысить БЦ белков сои можно путем дополнительного введения дефицитных аминокислот или гидролизатов белков коровьего молока, снижающих опасность возникновения пищевой аллергии.

         Неплохие результаты при вскармливании недоношенных детей и страдающих пищевой аллергией дают специальные молочные смеси на основе коровьего молока, белки которых «обезличены» путем деструкции и частичного гидролиза. Свободные аминокислоты и низкомолекулярные пептиды в составе таких смесей хорошо усваиваются, а опасность аллергии существенно снижается.

         Для вскармливания детей с наследственными заболеваниями аминокислотного обмена (фенилкетонурия, гистидинемия, цистинурия и др.) используют гидролизаты белков с искусственно сниженным содержанием соответствующей аминокислоты. К счастью, эти заболевания встречаются редко.

         Коррекция состава жиров. Общее содержание жиров в заменителях приближают к женскому молоку и в зависимости от возраста детей устанавливают обычно на уровне 3,5-3,8\%, что соответствует энергетической ценности 132-143 кДж на 100 г молока.

         Для повышения биологической ценности жиров в молочную основу вводят растительные масла (кукурузное, подсолнечное, соевое, оливковое и др.), богатые полиненасыщенными жирными кислотами. Обычно на 3 части жира коровьего молока (по массе) добавляют 1 часть растительного масла. При этом учитывают, чтобы содержание линолевой кислоты составило 15\% суммы жирных кислот.

         Для коррекции содержания среднецепочечных жирных кислот (капроновой, каприловой, лауриновой и миристиновой) Институтом питания и ВНИКМИ предложено вводить в состав жирового компонента добавки, выделяемые из кокосового масла.

         Одним из путей приближения состава заменителей к женскому молоку является отказ от использования жиров коровьего молока в качестве основы и замены его композицией свиного и говяжьего жиров, а также кокосового и других растительных масел. При составлении таких композиций нужно учитывать жирнокислотный состав компонентов, а также добиваться идентичности температуры плавления и других физико-химических показателей жиру женского молока.

         Для эмульгирования вводимых в состав молочных смесей жиров и масел и получения жировых шариков нужной дисперсности проводят гомогенизацию. В качестве эмульгатора вновь образованных капелек эмульсии служат не естественные вещества оболочек жировых шариков, а свободные фосфолипиды и белки молока. Стабильность таких эмульсий существенно ниже, чем у молока, но вполне достаточна при производстве жидких заменителей. При выработке сухих смесей ее желательно повысить. В некоторые смеси перед гомогенизацией вместе с растительными жирами вводят лецитин или моноглицериды, обладающие поверхностно-активными свойствами и стабилизирующие эмульсию.

         Для повышения эмульсионной стойкости жира возможно использование естественного эмульгатора – вещества оболочек жировых шариков (ОЖШ) коровьего молока. Препарат ОЖШ получают, разбавляя сливки в 3-5-кратном объемом воды с последующим сепарированием. Такую операцию по замене плазмы молока водой нужно провести не менее 3 раз. Из промытых водой сливок сбивают масло, а водный раствор вещества ОЖШ и сопутствующих ему компонентов молока («пахту») концентрируют ультрафильтрацией и обезвоживают при распылительной сушке.

         Проведенные исследования показали, что препарат ОЖШ сохраняет свои поверхностно-активные свойства и на 70-80\% переходит в оболочку жировых шариков при эмульгировании жира.

         При добавлении сухого препарата ОЖШ в количестве 1,5-2\% массы вводимых жиров стойкость эмульсии удваивается. Работа по созданию единицы новой поверхности жировой фазы (при гомогенизации) снижается также вдвое. Следовательно, давление гомогенизации может быть снижено примерно в 1,5 раза для получения жировых шариков, соответствующих по дисперсности женскому молоку. Использование препарата ОЖШ позволяет приблизить состав заменителей к женскому молоку и по содержанию фосфолипидов.

         Коррекция углеводного состава.  Как уже было сказано, основным углеводом коровьего, женского молока и молока всех других видов млекопитающих является лактоза – уникальный углевод, не встречающийся в других продуктах. Лактоза лучше, чем другие сахара, соответствует особенностям пищеварения новорожденных. Различия в количестве лактозы в коровьем и женском молоке легко устранимы, однако лактоза в составе заменителей женского молока провоцирует у детей жидкий и частый стул, который наблюдается и при вскармливании молоком матери. Это не «удобное» свойство лактозы можно легко устранить, снизив ее содержание в заменителях до 5-6\%.

         Молочные смеси, содержащие исключительно лактозу, не стимулируют развитие бифидобактерий. В связи с этим во многие заменители потребовалось добавлять стимуляторы развития бифидофлоры. Положительное влияние на развитие бифидобактерий оказывает декстрин-мальтоза, а также кукурузный и ячменно-солодовый экстракты, которые используют при производстве ряда заменителей женского молока. Для этой же цели можно использовать смесь, состоящую из примерно равных количеств лактозы и лактулозы. Помимо стимуляции развития бифидобактерий смесь лактозы и лактулозы улучшает растворимость сухих детских молочных смесей и в отличие от лактозы не кристаллизуется при гигроскопическом увлажнении сухих смесей.

В качестве стимулятора развития бифидобактерий можно использовать галактозу. Ее получают при гидролизе лактозы с помощью β-галактозидазы и последующим сбраживанием продуктов гидролиза дрожжами вида Termopsis utilus. Сироп, очищенный от побочных продуктов брожения, содержит около 43\% галактозы и может быть использован как углеводная добавка в заменителях женского молока.

Косвенное бифидогенное действие оказывает гидролитический фермент лизоцим. Он лизирует клетки бактерий, конкурирующих с бифидобактериями. Использование в некоторых видах заменителей женского молока препаратов лизоцима куриного яйца не только повышает антибактериальную защиту детей в раннем возрасте, но и стимулирует развитие нормальной кишечной микрофлоры.

Перечисленные углеводные добавки способствуют развитию бифидобактерий, но представляют собой компоненты, не свойственные как женскому, так и коровьему молоку. Их применение нарушает один из принципов приближения состава заменителей к женскому молоку.

Заменители женского молока должны содержать в качестве основного углеводного компонента лактозу, а бифидогенные свойства должны обеспечивать естественные стимуляторы – олигосахариды.

Такая возможность в настоящее время имеется. Фермент β-галактозидаза, наряду с гидролизом лактозы, катализирует синтез бифидогенных олигосахаридов, т.е. обладает трансгликозирующим действием. Использование β-галактозидазы дает основание и перспективу создания заменителей, максимально приближенных к женскому молоку по этому важному показателю состава.

Исключение лактозы из состава заменителей женского молока оправдано лишь при искусственном вскармливании  детей, страдающих непереносимостью лактозы. При тяжелом наследственном заболевании – галактоземии дети не могут усваивать галактозу вследствие снижения активности галактозо-1-фосфатуридилтрансферазы, катализирующей превращение производных галактозы в глюкозу. Галактоза, накапливается в организме, вызывает поражение головного мозга, печени и других органов, что может привести к слепоте, умственной отсталости и психическим заболеваниям. Для детей, страдающих непереносимостью лактозы, разрабатывают специальные заменители молока матери, в которых вместо лактозы вводят другие сахара. Такие продукты создают на основе методов гель-фильтрации и сорбционной технологии с использованием ионосвязывающих смол («Сферосил»).

  Непереносимость лактозы может быть следствием отсутствия или низкой активности β-галактозидазы у детей с хроническими заболеваниями желудочно-кишечного тракта, перенесших дизентерию и другие заболевания. Для вскармливания таких детей помимо безлактозных смесей производят низколактозные. Существенно снизить содержание лактозы можно путем диафильтрации, а также гидролиза лактозы при внесении свободной β-галактозидазы или иммобилизованной на инертном носителе – целлюлозе или кремнеземе («Галактосил»).

Большое распространение получили так называемые «кислые» смеси, в которых лактоза частично сбраживается молочнокислыми и бифидобактериями. К ним относятся кефир, ацидофильные смеси, «Бифивит» и др.

Коррекция минерального состава.  Как было сказано выше, общее количество минеральных веществ в коровьем молоке в 3-4 раза выше, чем в женском. Соотношения минеральных компонентов также различны.

Корректировку минерального состава молочных смесей обычно проводят в два этапа. На первом этапе снижают общее содержание минеральных веществ путем внесения в молочную основу концентратов сывороточных белков, степень деминерализации достигает 80-90\%. На втором этапе минеральный состав заменителей проводят в соответствие с потребностями новорожденных, добавляя недостающие количества калия, натрия, кальция, магния, меди и железа в виде цитратов, фосфатов, сульфатов, карбонатов, хлоридов и т.п. При разработке рецептур заменителей необходимо учитывать содержание серы и хлора, следя за тем, чтобы их количество не превышало соответствующих показателей женского молока.

Следует отметить, что при коррекции минерального, углеводного и белкового составов важно соблюдать, чтобы осмомолярность заменителей была близка к женскому молоку – 290-300 мосм/л. При такой осмомолярности заменителей достигается нормальная водно-солевая нагрузка на выделительную систему ребенка.

Снизить общее содержание минеральных веществ можно путем электродиализа используемых в смесях концентратов сывороточных белков, полученных при ультрафильтрации. Однако при электродиализе отделяются только минеральные компоненты, находящиеся в ионизированном состоянии. Скорость и полнота их выведения зависят от напряженности электрического поля, природы и величины заряда ионов, вязкости среды и других причин. При электродиализе в первую очередь удаляются ионы калия и натрия, труднее – ионы кальция и магния. Коллоидный фосфат кальция лишь частично может быть удален при сдвиге реакции среды в кислую сторону. Деминерализация с помощью электродиализа позволяет снизить общее содержание минеральных веществ в концентратах сывороточных белков на 70-75\%, но удаление отдельных компонентов минерального состава происходит неравномерно.

Более высокий уровень деминерализации (до 90\%) можно получить диафильтрацией концентратов сывороточных белков. При этом в равной степени удаляются ионизированные и неионизированные компоненты. Желаемый уровень деминерализации достигается разбавлением концентратов водой в нужной пропорции.

Процесс диафильтрации можно использовать для деминерализации не только концентратов сывороточных белков, но и обезжиренного молока. Для проведения диафильтрации не требуется специального оборудования, так как ее проводят на тех же ультрафильтрационных установках, что и при получении концентратов сывороточных белков.

Коррекция витаминного состава. Коровье молоко содержит все витамины, но их количество непостоянно и недостаточно для удовлетворения потребностей новорожденных детей в этих незаменимых факторах питания. В заменителях женского молока витаминный состав определен рекомендациями и нормативами.

Масляные эмульсии жирорастворимых витаминов А, D и Е вводят в молочную основу заменителей вместе с растительным маслом перед гомогенизацией.

Препараты водорастворимых витаминов группы В, аскорбиновую кислоту и витамины РР вводят в сгущенную  молочную основу  перед сушкой. При производстве жидких заменителей их можно добавлять одновременно с внесением растительного масла  и жирорастворимых витаминов.

Необходимо обеспечить равномерное распределение витаминов в продукте, при тепловой обработке смесей надо учитывать термолабильность и окисляемость некоторых витаминов, например аскорбиновой кислоты.

Снижение буферной емкости заменителей женского молока. Все заменители женского молока имеют существенный недостаток – высокую буферную емкость в 3-4 раза превышающую буферную емкость женского молока. Высокая буферная емкость заменителей женского молока является причиной напряженной деятельности пищеварительных желез новорожденных, так как от ее величины зависит количество соляной кислоты, выделяемой желудком для получения необходимого рН желудочного содержимого как при естественном, так и искусственном вскармливании.

Несоответствие буферных свойств женского молока и его заменителей обусловлено прежде всего высокой буферностью казеина коровьего молока, который связывает в 5 раз больше ионов водорода, чем такое же количество казеина женского молока. Буферная емкость зависит от концентрации белков, цитратов, фосфатов и других компонентов буферной системы, а также от способов коррекции белкового и минерального состава заменителей. При производстве заменителей женского молока нужно отказаться от введения цитратов калия и натрия для изменения характера сгустка при коагуляции казеина. Цитраты увеличивают и без того высокую буферную емкость заменителей примерно на 25\%. Деминерализация молочной основы на 50-60\% позволяет уменьшить буферную емкость на 20-25\%. Снизить буферную емкость на 8-10\% можно, используя гидролизованный казеин.

Значительно уменьшить буферную емкость можно при снижении общего содержания белка в молочных смесях до 1,5\% и казеина до 30-34\% (вместо обычных 40\%), при снижении содержания кальция и фосфора до 30-50\%, соответственно. Буферная емкость смеси составит в этом случае 26-27 мл/100 мл, т.е. только вдвое выше, чем в женском молоке. Такой результат следует считать вполне удовлетворительным.