دپارتمان صادرات لبنیات و پودرهای لبنی چالتافارم (کشت و صنعت و دامپروری شمه شیر)

پودر شیر خشک: ارزش تغذیه‌ای، عملکردی و تجاری

شیرخشک یکی از محصولات لبنی پرکاربرد است که به دلیل ماندگاری بالا، سهولت حمل و نقل و راحتی استفاده در فرمولاسیون‌های غذایی، بسیار مورد توجه است. برای ارزیابی ارزش آن — از نظر تغذیه‌ای، عملکردی و تجاری — معمولاً دو معیار اصلی بررسی می‌شوند: میزان پروتئین و ماده خشک. در اینجا به معنای این مقادیر، روش‌های اندازه‌گیری، بازه‌های معمول و اهمیت عملی آن‌ها خواهیم پرداخت.

ماده خشک (جامدات کل) در شیرخشک چیست؟

تعریف و اهمیت

ماده خشک (DM) به همه اجزای پودر شیر به جز آب گفته می‌شود. زمانی که تمام آب شیر گرفته شود (به طور مثال با تبخیر)، اجزای باقی‌مانده شامل پروتئین‌ها، چربی‌ها، لاکتوز، مواد معدنی و سایر ترکیبات، ماده خشک را تشکیل می‌دهند.

درک ماده خشک اهمیت زیادی دارد، زیرا:

• نشان می‌دهد چه مقدار ماده مغذی و عملکردی واقعی در هر واحد وزن وجود دارد.

• امکان مقایسه پودرها با رطوبت متفاوت را فراهم می‌کند.

• بر ماندگاری، ایمنی میکروبی و کیفیت کلی تأثیر می‌گذارد، زیرا رطوبت معمولاً عامل فساد و چسبندگی است.

پودرهای شیرخشک با کیفیت معمولاً رطوبت کمی دارند و بنابراین ماده خشک آن‌ها بالای ۹۴٪ است، بسته به شرایط نگهداری و فرآوری. مطالعات علمی نشان داده‌اند که در کنسانتره‌های پروتئین شیر، مقدار ماده خشک بین ۹۴٫۰۳ تا ۹۶٫۰۹ گرم در ۱۰۰ گرم متغیر است که بیانگر پایداری عالی آن‌هاست.

اجزای ماده خشک

ماده خشک شامل بخش‌های زیر است:

• پروتئین (کازئین و پروتئین‌های whey)

• چربی 

• لاکتوز و سایر قندها

• مواد معدنی / ash

• اجزای جزئی (ویتامین‌ها، پپتیدهای زیستی، ترکیبات ردیابی)

وقتی گفته می‌شود یک پودر حاوی «X٪ پروتئین» است، معمولاً منظور درصد پروتئین در ماده خشک بدون احتساب رطوبت است. این تفاوت بسیار مهم است، زیرا رطوبت می‌تواند مقدار پروتئین ظاهری را تغییر دهد.

میزان پروتئین در شیر خشک (بازه‌های معمول)

میزان پروتئین بستگی به نوع پودر دارد:

• شیرخشک کامل (WMP): حاوی چربی است، بنابراین پروتئین نسبتاً کمتر است (~۲۵–۲۷٪ بر اساس وزن).

• پودر شیر کم‌چرب / بدون چربی (SMP / NFDM): چربی حذف شده و درصد پروتئین بالاتر است (~۳۶٪ بر اساس ماده خشک).

• کنسانتره‌ها / ایزوله‌های پروتئین شیر (MPC / MPI): پروتئین غلیظ شده و تا ۹۰٪ ماده خشک را تشکیل می‌دهد.

پروتئین بر اساس ماده خشک یا وزن کل

مهم است تفاوت بین درصد پروتئین «خام» (با رطوبت) و «بر اساس ماده خشک» را بدانیم. مثلاً اگر پودر دارای ۹۴٪ ماده خشک و ۲۵٪ پروتئین بر اساس ماده خشک باشد:

0.94×0.25=23.5% پروتئین بر اساس وزن کل

بسیاری از مقالات علمی، پروتئین را بر اساس ماده خشک گزارش می‌کنند تا مقایسه استاندارد باشد.

کیفیت پروتئین و ترکیب اسیدهای آمینه

علاوه بر مقدار، کیفیت پروتئین نیز اهمیت دارد: ترکیب اسیدهای آمینه بر ارزش تغذیه‌ای، هضم‌پذیری و خواص عملکردی مانند انحلال، کف‌آوری و ژل‌سازی تأثیر می‌گذارد.
پروتئین‌های شیر عمدتاً شامل کازئین (~۸۰٪) و وی (~۲۰٪) هستند. کازئین هضم آهسته و پایداری ساختاری فراهم می‌کند، در حالی که پروتئین وی محلول‌تر و سریع‌تر هضم می‌شود. MPCها معمولاً نسبت کازئین به whey را کنترل می‌کنند تا جریان‌پذیری، انحلال و ژل‌سازی مناسب باشد.

چگونه پروتئین و ماده خشک اندازه‌گیری می‌شوند

تعیین رطوبت / ماده خشک

روش‌های استاندارد شامل:

• Oven drying (gravimetric): تا رسیدن به وزن ثابت

• Karl Fischer titration: روش شیمیایی مناسب برای رطوبت کم

• آنالیزرهای مادون قرمز: برآورد سریع با جذب IR

نمونه‌گیری دقیق برای جلوگیری از جذب رطوبت و تغییر نتایج بسیار مهم است.

تعیین پروتئین (روش‌های معمول):

• تحلیل نیتروژن Kjeldahl : در این روش، نیتروژن آلی نمونه با اسید سولفوریک و کاتالیزور تجزیه می‌شود، سپس آمونیاک حاصل تقطیر و تیتر می‌گردد و مقدار نیتروژن تعیین‌شده با ضریب ۶٫۳۸ به پروتئین تبدیل می‌شود.

• Dumas combustion: در این روش نمونه در حضور اکسیژن کاملاً می‌سوزد، نیتروژن آزاد‌شده به گاز N₂ تبدیل و با آشکارساز هدایت گرمایی اندازه‌گیری می‌شود و از روی نیتروژن به محتوای پروتئین تخمین زده می‌شود.

پس از آن می‌توان پروتئین را نسبت به ماده خشک نیز بیان کرد.

اهمیت این مقادیر

برچسب‌گذاری تغذیه‌ای و ارزش مصرف‌کننده

مصرف‌کنندگان باید بدانند پروتئین بر اساس ماده خشک است یا وزن کل. پروتئین بالاتر ارزش محصول را برای نوشیدنی‌های لبنی، شیک‌ها، محصولات پخته، تغذیه ورزشی، شیرخشک نوزاد و تغذیه پزشکی افزایش می‌دهد.

عملکرد در سیستم‌های غذایی

نسبت پروتئین بر:

• انحلال و بازسازی

• جریان‌پذیری و جلوگیری از چسبندگی

• ژل‌سازی، کف‌آوری و امولسیون‌سازی تأثیر می‌گذارد.

متغیرهای فرآوری مانند حرارت‌دهی، استانداردسازی و نسبت کازئین به وی روی خصوصیات پودر مثل چگالی، اندازه ذرات و پایداری تأثیرگذارند.

پایداری، ماندگاری و کنترل کیفیت

رطوبت باعث رشد میکروبی، چسبندگی، واکنش‌های شیمیایی (Maillard browning) و از دست رفتن خواص عملکردی می‌شود. تولیدکنندگان با بررسی‌های منظم کنترل کیفیت روی پروتئین و رطوبت، به دنبال رطوبت کم و پایدار هستند.

هزینه و ارزش اقتصادی

پودرهایی با نسبت پروتئین بالا در تغذیه ورزشی، شیرخشک نوزاد یا مواد لبنی قیمت بالاتری دارند. فرآیندهای پیشرفته مانند اولترافیلتراسیون، پروتئین را غلیظ و لاکتوز و مواد معدنی را کاهش می‌دهد.

چالش‌ها و نوآوری‌ها

جذب رطوبت

پودرها رطوبت محیط را جذب می‌کنند. محتوای بالای whey این ویژگی را افزایش می‌دهد. بسته‌بندی، نگهداری و استفاده از خشک‌کننده‌ها اهمیت دارند.

حرارت‌دهی و دناتوره شدن

حرارت می‌تواند پروتئین‌ها را دناتوره کند و انحلال و خواص عملکردی را تغییر دهد.

توازن نسبت کازئین و پروتئین وی

پودرهای تخصصی نیازمند نسبت دقیق کازئین به پروتئین وی برای دستیابی به انحلال، ژل‌سازی و بافت مطلوب هستند.

نوآوری در فناوری‌های تغلیظ
جداسازی غشایی (اولترافیلتراسیون، دیافیلتراسیون) پروتئین را غنی کرده و ساختار طبیعی آن را حفظ می‌کنند و MPCهایی با محتوای پروتئین و عملکرد بالا تولید می‌کنند.

شیرخشک چالتافارم — پروتئین بالا، کیفیت مطمئن

پودرهای SMP و WMP چالتافارم با ترکیب کنترل‌شده تولید می‌شوند تا کیفیت و عملکرد پروتئین ثابت باشد:
SMP:

 ۳۴–۳۶٪ پروتئین (ماده خشک بدون چربی)، مناسب برای فرمولاسیون‌های پروتئین بالا

WMP:
حداقل ۳۴٪ پروتئین (ماده خشک بدون چربی)، مشخصات تغذیه‌ای متعادل با چربی طبیعی شیر

هر دو شیرخشک، انحلال، پایداری و عملکرد تغذیه‌ای عالی برای طیف وسیعی از کاربردهای لبنی و غذایی دارند.

میزان پروتئین در ماده خشک شیر خشک

اگر میزان پروتئین و ماده خشک بدون چربی شیر بالاتر از استاندارد باشد، برای مثال اگر ماده خشک بدون چربی شیر ۷٫۸٪ و پروتئین آن ۳٫۲٪ باشد و ماده خشک بدون چربی موجود در خامه ۳ تا ۵٪ باشد، میزان پروتئین در ماده خشک بدون چربی شیر خشک با رطوبت ۳ تا ۵٪ حداقل ۳۵٪ خواهد بود.

اگر شیر ضعیف در نظر گرفته شود که پروتئین و ماده خشک بدون چربی آن به ترتیب ۲٫۸٪ و ۸٫۲٪ باشد، با ۳ تا ۵٪ ماده خشک بدون چربی موجود در خامه و رطوبت ۳ تا ۵٪ در شیر خشک، میزان پروتئین در ماده خشک بدون چربی حداقل ۳۳٪ خواهد بود. در همه موارد، با رطوبت بین ۳ تا ۵٪، پروتئین در ماده خشک بدون چربی شیر خشک بین ۳۳ تا ۳۶٪ است.

جمع‌بندی

پودر شیر خشک محصولی پرکاربرد و ارزشمند است که کیفیت آن با میزان ماده خشک و پروتئین تعیین می‌شود. مقدار و کیفیت پروتئین هم ارزش تغذیه‌ای محصول را مشخص می‌کند و هم خواص عملکردی آن مانند انحلال، ژل‌سازی و کف‌آوری را تحت تأثیر قرار می‌دهد. کنترل این مقادیر، ماندگاری، پایداری و ارزش اقتصادی پودر شیر خشک را تضمین می‌کند.