همان طور که از نام این محصول پیداست، در طی تولید پنیر از شیر به عنوان فرآورده فرعی مایع به جامانده از این فرایند تولید می شود. در این فرایند اساس کار افزودن آنزیم های منعقدکننده شیر و جداکردن مواد جامد آن برای تولید پنیر و سایر محصولات لبنی مشابه است. امروزه با توجه به رشد روزافزون صنعت لبنیات و فراگیرشدن مصرف لبنیات و از جمله انواع گوناگون پنیر در سراسر جهان، میزان وِی یا آب پنیر باقیمانده به شکل تصاعدی رو به افزایش است. این موضوع از دو جنبه ارزش بالای تغذیه ای این محصول و مخاطرات رهاکردن آن در طبیعت برای محیط زیست بسیار حائز اهمیت است.

بنابراین، امروزه به شکل تصاعدی فرایندهای تحقیق و توسعه برای تولید محصولات متنوعی از آن در صنایع مختلف و به خصوص صنایع غذایی انسانی و صنایع تولید خوراک دام و طیور در حال انجام است. البته سابقه آشنایی انسان با این محصول و فواید آن و استفاده از آن توسط انسان نیز بسیار بیش از آن است که قابل تصور باشد.

یکی از اولین نشانه های استفاده بشری از آب پنیر به بخش هایی از کشور لهستان امروزی برمی گردد که شواهدی از حدود پنج هزار سال قبل از میلاد مسیح در مورد استفاده آنها از آب پنیر به عنوان استارتر یا پیش ماده برای ساخت پنیرهای بعدی از شیر بز به دست آمده است. اما به نظر می رسد که تا مدت ها بعدازاین زمان هنوز فواید این ماده برای تغذیه و سلامت انسان و دام به خوبی شناخته نشده بود. شواهد بعدی در مورد استفاده از وِی (Whey) یا آب پنیر به یونان باستان برمی گردد.

در دوران روم باستان نیز به پیروی از سبک پزشکی یونان باستان ادامه داده شد که از آن جمله ادامه دادن به استفاده از آب پنیر در پزشکی بود. در همین زمان بود که

در دوران باستان از عنوان لاکتوسرم یا سرم (Lactoserum) نیز برای نامیدن آب پنیر استفاده می شد. محبوبیت آب پنیر از استفاده خوراکی نیز فراتر رفت و در قرن های پانزدهم تا هجدهم میلادی طبقه اشراف اروپا (به ویژه در کشورهایی مانند سوئیس و انگلستان) از آن در حمام نیز استفاده می نمودند.

تصویر شماره 1- استفاده از آب پنیر ریشه عمیقی در تاریخ علم پزشکی و تغذیه بشر دارد

اولین شواهد تولید پودر پروتئین آب پنیر و استفاده از آن به شکلی مشابه با امروز به قرن نوزدهم میلادی و کشور آلمان برمی گردد که این پودر تولید شده از آب پنیر با نام پلاسمون (plasmon) شناخته می شد. پلاسمون ماده ای سفید و دانه ای یا اصطلاحاً گرانولی شکل و بدون بو و مزه بود که در آغاز در بیمارستان ها برای افراد بیمار استفاده می شد. اما در نهایت به عرصه عمومی نیز راه یافت و دستورالعمل های استفاده خوراکی از آن در سطح عمومی گسترش یافت. حتی دولت وقت آلمان نیز در گزارشی علمی تأیید نمود که پلاسمون برای بهبود شادابی و استقامت بدنی از گوشت نیز بهتر است. از اینجا به بعد بود که استفاده عمومی و به خصوص استفاده از آن در تغذیه ورزشی نیز به طور چشمگیری رو به فزونی گذاشت.

هم زمان با افزایش محبوبیت روزافزون پودر پروتئین، فن آوری های به کار رفته برای تولید این پودرها نیز رو به پیشرفت گذاشت و تولید عمده و در مقادیر بالا از این محصولات برای صنایع تولیدی امکان پذیر شد. در حدود دهه 1930 میلادی به بعد بود که فن آوری های جدید برای افزایش سرعت تولید پودر آب پنیر رشد تصاعدی خود را آغاز نمودند که با افزایش روز به روز محبوبیت ورزش بدنسازی در دهه 1950 میلادی همراه شد و باز هم بر سرعت پیشرفت صنعت تولید پودرهای آب پنیر افزود. در دهه های بعدی دیگر پودر آب پنیر (پودر پروتئین وِی) دیگر به پلاسمون بدون مزه و نه چندان جذاب برای ذائقه عمومی محدود نبود و در دهه 1990 تا 2000 میلادی بود که یک جهش عظیم در تولید محصولات متنوع و رنگارنگ رخ داد که پودرهای دارای طعم های جذاب و متنوع را در بازار به شدت گسترش داد.

این پیشرفت چشمگیر محصولات پودر پروتئین تولید شده از آب پنیر مدیون پیشرفت روش های فیلتراسیون و تولید پودر از مایع آب پنیر بود. زیرا گرچه در دهه های قبل آب پنیر راه خود را به سوی جامعه ورزشکاران و بدنسازان باز نموده بود؛ اما هیچ شباهتی به محصولاتی که امروز تحت عنوان پودرهای پروتئینی شناخته می شود، نداشت. این محصول علاوه بر اینکه طعم جذاب و تنوعی نداشت، حلالیت خوبی نیز نداشت که استفاده راحت از آن را امکان پذیر نمی کرد. روش های جدید تولید پودر از آب پنیر مانند روش های پیشرفته (Spray drying) یا خشک کردن پاششی که میزان پروتئین نهایی محصول را به 80 تا 95 درصد رساند، نه تنها کیفیت این محصول را بسیار ارتقا داد که ویژگی های فیزیکی آن را نیز بهبود بخشید و امکان استفاده از آن در تولید محصولات خوراکی دیگر را نیز بسیار افزایش داد.

تصویر شماره 2- امروزه فن آوری تولید پودرهای پروتئینی و سایر محصولات از آب پنیر همچنان با سرعت در حال پیشرفت است

بخشی از رایج ترین کاربردهای آب پنیر در صنایع مختلف به شرح زیر است:

1- ماده امولسیون ساز یا امولسیفایر (Emulsifier): یکی از کاربردهای پراهمیت پودر آب پنیر در صنایع غذایی به ایجاد امولسیون های پایدار است که از ایجاد توده ها یا قطرات درشت، قابل مشاهده و منفصل چربی در محصول جلوگیری می کند. اصولاً امولسیون (واژه ای در زبان فرانسوی/Emulsion) ترکیب مایع در مایع است به شکلی که قطره های بسیار ریز مایعی مانند روغن در مایعی دیگر مانند آب پراکنده است و بدون اینکه این دو بخش مایع با هم واقعاً آمیخته شوند شکلی یکدست و پایدار به خود می گیرد. پودر آب پنیر به خوبی برای تولید امولسیون های پایداری که در آن قطرات چربی روی محصول شناور نشوند استفاده می شود. پایداری امولسیون های حاوی پروتئین آب پنیر بالاست و میزان این پایداری به عواملی مانند روش فراوری محصول و نگهداری آن وابسته است. از این خاصیت پودر آب پنیر در تولید محصولاتی مانند انواع لبنیات پرچرب و بستنی و سس های خانواده مایونز و... استفاده می شود.

2- بهبوددهنده طعم (Flavour enhancer): از آب پنیر یا وِی در صنایع غذایی جهت بهبود طعم عادی یک محصول یا افزودن طعمی جدید به آن استفاده می شود که برای محصولاتی مانند محصولات قنادی و نانوایی، محصولات تخمیری و اسنک ها و... کاربرد دارد. یکی از رایج ترین و قدیمی ترین کاربردهای آب پنیر در بهبود طعم به ایجاد و تقویت طعم نمکی بدون افزایش محسوس محتوای سدیم محصول برمی گردد که یک خاصیت بسیار خوب برای سلامتی مصرف کنندگان در مقایسه با استفاده از نمک خالص است. به عنوان مثال، آب پنیر به ایجاد طعم نمکی و حس کردن بیشتر این طعم در محصولاتی مانند سوپ های آماده مصرف کمک می کند. با توجه به این موضوع می توان بخشی از نمک محصولات را با استفاده از آب پنیر و سایر محصولات مشابه آن به نفع سلامتی مصرف کنندگان حذف نمود بدون اینکه تأثیر منفی بر مزه و طعم محصول در ذائقه مصرف کنندگان بگذارد.

3- حفظ رطوبت و بهبود بافت و سایر ویژگی های ایجادکننده حس بهتر در مصرف کننده (Maintains moistness and improves textureand mouth feel.): امروزه از محصولات آب پنیر در صنایع غذایی به عنوان عامل ژلاتینی ساز استفاده می شود که باعث ایجاد و حفظ رطوبت موردنظر در محصول شده و باعث بهبود بافت و حس بهتر محصول در دهان هنگام مصرف می شود. از این خاصیت در تولید محصولات نانوایی و قنادی، محصولات لبنی و ماست و... بهره فراوانی گرفته می شود. همچنین در سوپ های آماده، سس ها و محصولات گوشتی از این خاصیت بهره گرفته می شود. یک نوع از محصولات آب پنیر با عنوان پروتئین اصلاح شده آب پنیر (MWP) در حال رایج شدن روزافزون در تولید محصولاتی مانند پنیرهای کم چرب با بافت لطیف و نسبتاً خامه ای هستند. با استفاده از این محصول در تولید پنیر، حفظ رطوبت پنیر بیشتر شده و کاری که گلبول های چربی در بافت پنیر انجام می دهند را این محصول به عنوان جایگزین همه یا بخشی از چربی محصول انجام می دهد. به طور کلی خواص کاربردی محصولاتی مانند پروتئین تعدیل شده یا اصلاح شده پنیر در صنایع غذایی به یک ابزار ارزشمند جهت توسعه محصولاتی مانند محصولات کم چرب دارای بافت لطیف و خامه ای مشابه با محصولات پرچرب تبدیل شده است.

4- افزایش حلالیت و کاهش تشکیل رسوب (Solubility & anti sedimentation): در غذاهای مایع مانند سوپ ها و سس ها و حتی نوشیدنی ها از تشکیل رسوب جلوگیری می کند که باعث شده در صنایع تولید این محصولات و صنایع نانوایی و قنادی، دسرهای یخی و نوشیدنی های تخمیری و همچنین تولید شیرخشک نوزاد و.... کاربرد قابل توجهی داشته باشد. همان طور که پیش از این گفته شد، پروتئین آب پنیر می تواند برای ایجاد و حفظ ثبات امولسیون ها و تولید ساختار ژل یا میکروژل در محصول استفاده شود که تا روزهای متمادی پس از تولید و نگهداری ته نشین نشده و رسوب تولید نمی کنند. این موضوع باعث ایجاد کاربردهای متنوعی برای این محصول در صنایع مختلف و به ویژه صنایع غذایی شده است.

5- حفظ آب و ویسکوزیته درون ساختار ماده (Water binding and building viscosity): همان طور که پیش از این گفته شد، خواص چربی مانند یا مشابه با مواد چرب که پروتئین آب پنیر از خود نشان می دهد در سال های اخیر بسیار در صنایع غذایی موردتوجه قرار گرفته تا محصولاتی با چربی کمتر اما دارای همان خواص مطبوع محصولات پرچرب تولید شوند. یکی از خواص مشابه با چربی موجود در پروتئین آب پنیر بهبود بافت محصول از طریق حفظ رطوبت و ویسکوزیته ساختار محصول است. پروتئین آب پنیر ظرفیت اتصال به آب و رطوبت (water binding capacity) را در محصول بهبود بخشیده و باعث حس آبدار بودن و حس خوب لطافت و نرمی محصولات چرب در دهان می شود که آن را به یک جایگزین بسیار خوب چربی در محصولات مختلف و به خصوص محصولات گوشتی کم چرب تبدیل کرده است. علاوه بر صنایع تولید محصولات گوشتی و محصولات پروتئینی مانند سوسیس و کالباس و... در صنایعی مانند تولید نوشیدنی های تخمیری (ماءالشعیر)، محصولات قنادی و نانوایی، خامه ای کننده های نوشیدنی های حاوی قهوه (coffee creamers)، سس ها و ... نیز این خاصیت امروزه بسیار موردتوجه و استفاده قرار می گیرد.

6- ایجاد فوم یا حالت پُف خامه ای بر روی محصول (Whipping, foamingand aeration): همان طور که گفته شد، در تولید نوشیدنی های مختلف قهوه و نسکافه (قهوه فوری) و به خصوص به عنوان ایجادکننده بافت خامه ای پُف دار در این محصولات از پودر پروتئین آب پنیر استفاده ای گسترده می شود. در واقع تلاش بر این است که در پودرهای قهوه فوری که آب یا شیر داغ (Instant coffee) یا آب یا شیر سرد (قهوه سرد یا خنک/ Ice coffee) بر روی آن ریخته شده و بعد از هم زدن مصرف می شوند نیز همان خامه نرم و سبک روی نوشیدنی هایی مانند کاپوچینو، موکا، ماکیاتو و... که توسط دستگاه فوم ساز دستگاه های اسپرسوساز کافی شاپ ها از شیر عمدتاً پرچرب ساخته می شود، به شکل قابل قبولی ایجاد شود. همچنین سعی می شود که میزان چربی و کالری این محصولات نیز کنترل شود که این دو مهم امروزه با کمک گرفتن از پروتئین آب پنیر در این گروه از محصولات قابل تحقق شده است. البته از این خاصیت در تولید محصولاتی قنادی مانند مَرَنگ ها و کیک ها و... و البته بستنی ها و دسرهای یخی یا منجمد نیز به طور گسترده ای استفاده می شود.

قبل از آنکه بحث از کاربردهای آب پنیر در صنایع غذایی انسانی به سمت کاربردهای صنعتی و دامی آن تغییر مسیر دهد این نکته قابل ذکر است که امروزه فرایندهای تحقیق و توسعه در علوم مرتبط با صنایغ غذایی همچنان در حال کار بر روی تولید محصولات جدید متنوع تر، ایمن تر و سالم تر، باکیفیت تر و جالب توجه تر برای ذائقه انسانی هستند و از آن جمله، محصولات لبنی مختلف از آب پنیر (به خصوص آب پنیر اسیدی که بیشتر برای محیط زیست مضر است) در حال گسترش هستند که حتی ممکن است اگر نگاهی به لیبل محتویات محصول انداخته نشود، ذره ای مصرف کنندگان متوجه حضور این محصول از نظر طعم و مزه در آن نشوند. بلکه هم از طعم و مزه این محصولات لذت ببرند و هم از خواص تغذیه ای و خواص آن برای سلامتی بهره مند شوند.

7- تولید الکل اتانول (Manufacturing ethanol from whey): آب پنیر یکی مهم ترین فراورده فرعی مایع یا پساب تولیدی از صنایع تولید لبنیات و به ویژه پنیر است که اگر از تولید پنیرهایی مانند چدار یا موزارلا (پنیر پیتزا) و پنیرهای اصطلاحاً سخت (سفت) به دست آید، اسیدیته یا pH حداقل حدود پنج و نیم (اسیدی) دارد. در مورد تعداد کثیری از پنیرهای دیگر نیز pH آن بیش از حدود پنج (باز هم اسیدی) نخواهد بود. این مایع اسیدی که از تولید هر کیلوگرم پنیر حدود 9 لیتر از آن تولید می شود، اگر به خوبی مدیریت نشود به جای بهره مندی از خواص کثیر آن، به یک چالش برای محیط زیست تبدیل می شود. تخمین زده شده که بیش از 100 تا 180 میلیون تن از این محصول در سال در سرتاسر جهان تولید می شود که علاوه بر خواص و کاربردهایی که قبل از این گفته شد، برای تولید مکمل های پروتئینی ورزشی، اسیدهای آلی و حتی پلیمرهای زیستی و پلاستیک های زیست تخریب پذیر (قابل بازیافت در طبیعت) و البته تولید الکل کاربرد دارد. تولید اتانول از آب پنیر به دلیل محتوای نسبتاً بالای کربوهیدرات در آن و در دسترس بودن بالای آن امروزه موردتوجه قرار گرفته است. البته چالش اصلی این است که بسیاری از گونه های مخمرهای تولیدکننده الکل قادر به تخمیر قند لاکتوز (قند اصلی و اساسی شیر و آب پنیر) نیستند. از جمله آنها، اغلب گونه های مخمر ساکارومایسس (مخمر اصلی مورداستفاده در صنایع مختلف) نیز فاقد آنزیم های تخمیرکننده لاکتوز هستند تا بتوانند از آن الکل تولید کنند. امروزه بیشتر به گونه های Kluyveromyces و تا حدی Candida kefyr که قبلاً Candida pseudotropicalis نامیده می شد برای تخمیر لاکتوز موجود در آب پنیر توجه می شود. البته راندمان تولید این گونه های تخمیرکننده لاکتوز از سویه های مخمر ساکارومایسس سرویزیه پایین تر است (راندمان حدود 80 تا 85 درصد در مقابل حدود 93 درصد که مطلوب است). اکنون تمرکز و تلاش فرایندهای تحقیق و توسعه بر این موضوع قرار گرفته است که تا حد ممکن راندمان تولید الکل اتانول برای کاربردهای مختلف از منبع آب پنیر افزایش یابد و به نظر می رسد که تولید الکل از آب پنیر در حال تبدیل شدن به یکی از کاربردهای مهم آب پنیر در آینده نزدیک است.

8- کاربردهای آب پنیر در تغذیه دام و طیور: یکی از قدیمی ترین کاربردهای آب پنیر استفاده از آن در تغذیه دام بوده است که به دلیل خواص تغذیه ای بالا، خوش خوراکی خوب این محصول برای دام ها و نزدیکی مراکز تولید لبنیات به فارم های دامپروری (به خصوص در گذشته) موردتوجه بوده و هست.

به عنوان مثال، محتوای چربی آب پنیر میزانی نزدیک به صفر (حدود هشت دهم درصد از ماده خشک) دارد، ولی محتوای انرژی آن هنوز هم بالا است که به میزان بالای قند شیر (لاکتوز) در آن (حدود 65 تا 70 درصد ماده خشک) برمی گردد. همچنین محتوای پروتئین و قابلیت هضم پروتئین آن نیز بالا است که باعث می شود با وجود اینکه به دلیل تفاوت ترکیب بسیار آن با شیر به طور کامل توان جایگزینی با شیر را نداشته باشد، اما یک جزء اصلی ترکیب شیرخشک گوساله ها (ترکیب جایگزین شیر) باشد. البته آب پنیر چه به شکل مایع و چه به شکل پودر اگر قیمت و کیفیت مناسب و دسترسی خوبی به آن وجود داشته باشد، می تواند در انواع مختلفی از دام ها به خوبی به عنوان بخش مهمی از کل جیره استفاده شود. به عنوان مثال، به دلیل خوشخوراکی بالا، محتوای بالای مواد مغذی که آن را به رقیب جدی کنجاله سویا و ذرت از نظر مؤلفه هایی مانند قابلیت هضم پروتئین تبدیل نموده و تأیید تأثیر مثبت تغذیه با آن بر روی بهبود کیفیت لاشه و... می توان برای دام های پرواری نیز به خوبی از آن استفاده نمود.

تصویر شماره 3- یکی از کاربردهای اصلی آب پنیر در دنیای امروز استفاده از آن در تغذیه دام و طیور است

با توجه به مجموع چالش ها و فواید استفاده از آب پنیر به شکل مایع یا پودر یا پودر پروتئین به دست آمده از آن و با توجه به اشکال متنوعی که می توان آن را فرموله نمود و در کاربردهای متنوع استفاده نمود، تولید و استفاده از آب پنیر یا وِی (Whey) و محصولات آن یک فرایند بسیار تخصصی است که باید برای هر کاربردی که مدنظر است از محصول تخصصی فرموله و تولید شده برای همان کاربرد استفاده نمود.

به ویژه در صنایع غذایی انسانی و صنایع تولید خوراک دام (به ویژه تولید شیرخشک دامی) نیاز به سخت افزار و دانش فنی ویژه ای است که مکمل آن استفاده از دانش فنی مشاورین تغذیه انسانی و یا دامی مجرب برای بالانس نمودن محصول خوراکی یا خوراکی نهایی است. در این صورت می توان آب پنیر را تقریباً به طور کلی به عنوان یک چالش برای محیط زیست به فراموش سپرد و تنها به عنوان یک ماده خوراکی بسیار باکیفیت برای تغذیه انسان و دام در ذهن نگه داشت.