KISLA SIROTKA KOT OKOLJSKI PROBLEM MLEKARN

Sirotka je tekočina, ki ostane po usirjenju mleka z uporabo sirišča ali po zakisanju mleka s fermentacijo ali drugim načinom znižanja vrednosti pH. Sladka sirotka je stranski produkt proizvodnje sira, medtem ko je kisla sirotka stranski produkt fermentacije ali kislinske koagulacije mleka pri proizvodnji npr. skute in v zadnjem času popularnega grškega jogurta. Medtem ko ima sladka sirotka več načinov komercialne uporabe, kislo sirotko pogosto obravnavajo kot odpadek in jo odvajajo na čiščenje odpadnih voda, kjer predstavlja veliko organsko obremenitev. Kljub vsebnosti velike količine pomembnih hranilnih snovi, je namreč obdelava kisle sirotke mnogo zahtevnejša od obdelave sladke sirotke.

Kisla sirotka ima nižji pH, vsebuje nižje koncentracije proteinov in laktoze ter višje koncentracije kalcija, fosforja in mlečne kisline. Sušenje z razprševanjem (t.i. spray drying) za pridobivanje mešanih sirotkinih proteinov v prahu je tako zahtevnejše, saj prihaja do zlepljanja beljakovin. Dodatno težavo predstavljajo razlike v sestavi in lastnostih sirotke iz različnih načinov tehnološke obdelave mleka, ki potekajo pri različni temperaturi, pH in drugih dejavnikih. Vse našteto zahteva različne pristope obdelave kisle sirotke. Po ocenah različnih virov se v EU obdela le okoli 40% vse sirotke.

SIROTKA KOT VIR FUNKCIONALNIH BELJAKOVIN

Kisla sirotka vsebuje v suhi snovi med 11 in 14% beljakovin, 60 – 70% laktoze, 0,5 – 1,5% maščob, ter 9 – 12% mineralnih snovi. Med beljakovinami so zastopane funkcionalno in prehransko pomembne frakcije kot so -laktalbumin (-La), -laktoglobulin (-Lg), goveji serumski albumin (Bovine Serum Albumin BSA), laktoferin (LF), laktoperoksidaza (LP) in imunoglobulini (Ig). Sladka sirotka vsebuje tudi glikomakropeptid (GMP).

Med pomembne funkcionalne beljakovine štejemo LF, LPO in Ig. Gre za beljakovine, ki po zaužitju ohranijo biološko aktivnost in se v tankem črevesu ne razgradijo in absorbirajo kot aminokisline. Tako je na primer LF glikoprotein s sposobnostjo vezave železa. Izkazuje protimikrobno in protivnetno delovanje, zaradi česar ima pomembno vlogo v krepitvi imunskega sistema. Uporablja se ga v prehranskih dodatkih, otroških mlečnih mešanicah in produktih za ustno higieno, zaradi česar je iskan na trgu. LPO je glikoprotein s protimikrobnim delovanjem. Povzroča poškodbe membran streptokokov z oksidacijskimi reakcijami in s tem njihovo lizo. Uporablja se v prehranskih produktih in produktih za osebno higieno (ustne vode, kreme za kožo, šamponi). Imunoglobulini so kompleksna skupina monomernih in polimernih glikoproteinov (IgG, IgA, IgM). Zaradi njihovih lastnosti krepitve imunske odpornosti, jih uporabljajo v prehranskih formulah.

TEHNOLOGIJE OBDELAVE SIROTKE

Cilj pilotnih testiranj in demonstracije nadaljnje tehnološke obdelave kisle sirotke je predstaviti mlekarnam nove poslovne priložnosti, ki jih ponuja kisla sirotka. Namesto običajnega tretiranja kisle sirotke skupaj z odpadno vodo v aerobnih procesih, bomo predstavili možnosti izolacije posameznih sirotkinih komponent, ki imajo tržno vrednosti, kot tudi njeno uporabo kot medij za vzgojo probiotikov in v končni fazi obdelavo, ki omogoča izkoriščanje njene energije za pridobivanje bioplina kot obnovljivega vira energije.

Separacija posameznih beljakovin z monolitno kromatografijo

Poleg posušene sirotke v prahu in sirotkinih proteinskih koncentratov z različnim deležem proteinov, so v zadnjem času vedno bolj iskani tudi posamezni izolirani sirotkini proteini. Posamezni proteini, kot so laktoferin, laktoperoksidaza in imunoglobulini, namreč ne predstavljajo samo vira aminokislin, temveč so pomembni regulatorni dejavniki s široko biološko vlogo ali tako imenovane funkcionalne beljakovine. Iz tekoče sirotke jih lahko izoliramo s pomočjo membranske filtracije, afinitetne in kationske-izmenjevalne kromatografije. V projektu LIFE for Acid Whey bomo uporabili inovativno tehnologijo kratkih monolitnih kromatografskih kolon, ki omogočajo precej večjo hitrost separacije proteinov v primerjavi z delčnimi kolonami, saj omogočajo konvekcijski tok skozi kolone, kjer transport proteinov do ligandov ni omejen z difuzijo.

Uporaba sirotke kot medija za vzgojo mlekarskih starterskhi kultur

Zaradi kompleksne sestave sirotke, je le-ta lahko odličen medij za vzgojo starterskih kultur, ki jih uporabljamo v živilski industriji in industriji krmil. V projektu LIFE for Acid Whey bomo testirali potencial uporabe predhodno procesirane sirotke za njihovo gojenje, s poudarkom na gojenju probiotičnih bakterij. Vsi predhodni procesi bodo zato vodeni v smeri čim manjše denaturacije sirotke.

Sušenje za odstranitev preostale beljakovinske frakcije iz sirotke

V projektu LIFE for Acid Whey bomo testirali tudi možnosti nadaljnjega sušenja prej procesirane sirotke za pridobitev sirotke v prahu s preostankom vode, ki ne bo več predstavljala obremenitve za okolje. Opredelili bomo najoptimalnejšo kombinacijo sistemov koncentriranja, kristalizacije, centrifugiranja in sušenja.

Anaerobna obdelava sirotke in pridobivanje bioplina

Poleg posušene sirotke v prahu in sirotkinih proteinskih koncentratov z različnim deležem proteinov, so v zadnjem času vedno bolj iskani tudi posamezni izolirani sirotkini proteini. Posamezni proteini, kot so laktoferin, laktoperoksidaza in imunoglobulini, namreč ne predstavljajo samo vira aminokislin, temveč so pomembni regulatorni dejavniki s široko biološko vlogo ali tako imenovane funkcionalne beljakovine. Iz tekoče sirotke jih lahko izoliramo s pomočjo membranske filtracije, afinitetne in kationske-izmenjevalne kromatografije. V projektu LIFE for Acid Whey bomo uporabili inovativno tehnologijo kratkih monolitnih kromatografskih kolon, ki omogočajo precej večjo hitrost separacije proteinov v primerjavi z delčnimi kolonami, saj omogočajo konvekcijski tok skozi kolone, kjer transport proteinov do ligandov ni omejen z difuzijo.