Научный журнал
Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований

ISSN 1996-3955
ИФ РИНЦ = 0,580

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ И СОХРАННОСТИ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Олейникова Е.А. 1 Кузнецова Т.В. 1 Саубенова М.Г. 1 Райымбекова Л.Т. 1 Шорманова М.М. 1 Айтжанова А.А. 1
1 РГП «Институт микробиологии и вирусологии» КН МОН РК
Исследовано влияние пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii на сохранность, пищевую и биологическую ценность кисломолочных продуктов. Внесение пропионовокислых бактерий одновременно с комплексной кисломолочной закваской с равном соотношении в молочную сыворотку (с добавлением 20 % молока) способствует более раннему образованию сгустка, незначительному снижению кислотности, накоплению 512,4 мкг/мл витамина В12 и пропионовокислых бактерий в количестве 6,9×108 КОЕ/мл. Добавление суспензий пропионовокислых бактерий к кисломолочным продуктам в количестве 0,5–1,0 % с одновременным внесением мицелиального гриба предотвращает грибную порчу кисломолочных продуктов в течение 4–6 суток (при порче контрольного продукта через 2–3 суток) при 30–33 °С и продляет срок их годности на 25–105 % при температуре хранения 4 °С. Показано что пропионовокислые бактерии способствуют повышению сроков хранения различных кисломолочных продуктов и обогащают их живыми клетками пробиотических микроорганизмов и витамином В12 и обладают высоким потенциалом для использования в биотехнологии и предохранении от порчи продуктов сбраживания молока и сыворотки.
пропионовокислые бактерии
пищевая безопасность
сохранность продуктов
кисломолочные продукты
1. Ho P.H., Luo J.B., Adams M.C. Lactobacilli and Dairy Propionibacterium with Potential as Bioconservatives Against Food Fungi and Yeast Contamination // Прикл. биохим. и микробиол. – 2009. – Т. 45, № 4. – С 460–464.
2. Schwenninger S.M., Meile L., Lacroix C. Antifungal lactic acid bacteria and propionibacteria for food biopreservation // Protective Cultures, Antimicrobial Metabolites and Bacteriophages for Food and Beverage Biopreservation. – Woodhead Publishing, 2011. – P. 27–62.
3. Campaniello D., Bevilacqua A., Sinigaglia M. et. al. Screening of Propionibacterium spp. for potential probiotic properties // Anaerobe. – 2015. – Vol. 34. – P. 169–173.
4. Le Lay C., Coton E., Blay G.L. et. al. Identification and quantification of antifungal compounds produced by lactic acid bacteria and propionibacteria // International Journal of Food Microbiology. – 2016. – Vol. 239. – P. 79–85.
5. Fernandez B., Vimont A., Desfosses-Foucault E. et. al. Antifungal activity of lactic and propionic acid bacteria and their potential as protective culture in cottage cheese // Food Control. – 2017. – Vol. 78. – P. 350–356.
6. Chamlagain B., Edelmann M., Kariluoto S. et. al. Ultra-high performance liquid chromatographic and mass spectrometric analysis of active vitamin B12 in cells of Propionibacterium and fermented cereal matrices // Food Chemistry. – 2015. – Vol. 166. – P. 630–638.
7. Рыжкова Е.П., Серебров В.В., Данилова И.В. и др. Предпосылки для испытаний штамма Propionibacterium freudenreichii RVS-4-irf в качестве компонента клинического питания // Биотехнология. – 2015. – № 4. – С. 70–78.
8. Thierry A., Deutsch S.-M., Falentin H. et. al. New insights into physiology and metabolism of Propionibacterium freudenreichii // International Journal of Food Microbiology. – 2011. – Vol. 149. – Iss. 1. – P. 19–27.
9. Marechal C.L., Peton V., Ple C. et. al. Surface proteins of Propionibacterium freudenreichii are involved in its anti-inflammatory properties // Journal of Proteomics. – 2015. – Vol. 113. – P. 447–461.
10. Хамагаева И.С. Теоретическое обоснование и разработка технологии кисломолочных продуктов на основе использования -галактозидазы и бифидобактерий: дисс. … докт. техн. наук. – М., 1989. – 456 с.

В последние годы биотехнология в пищевой промышленности ориентирована на создание функциональных продуктов и пищевых добавок нового поколения, а также на использование биологических способов улучшения показателей сохранности и питательности продуктов питания.

Для снижения риска контаминации и порчи продуктов в настоящее время широко используются различные химические ингредиенты, оказывающие неблагоприятное воздействие на организм человека. Альтернативой химическим веществам в этом плане служат микроорганизмы – продуценты органических кислот, являющиеся представителями нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта живых организмов. Технологическое действие микроорганизмов при этом связано с их способностью к синтезу специфических биологически активных компонентов, таких как органические кислоты, бактериоцины, ферменты, витамины и другие, способствующие улучшению санитарно-микробиологических и органолептических показателей готового продукта, а также позволяющие интенсифицировать производственный процесс. В этом плане наряду с молочнокислыми бактериями все большее внимание привлекают менее изученные, но уже нашедшие достойное практическое применение в сыроделии, силосовании растительного сырья, производстве пробиотиков, биопрезервации продуктов питания пропионовокислые бактерии. Их физиолого-биохимические особенности, неприхотливость к условиям существования, активность подавления роста плесневых грибов и других контаминирующих микроорганизмов обусловливают высокую пользу при практическом применении и способствуют активизации исследований в этом направлении [1–5]. Пропионовокислые бактерии повышают пищевую ценность продуктов в результате синтеза витаминов группы В, особенно важнейшего для здоровья человека и животных и весьма дефицитного витамина В12 [6, 7]. Пропионовокислые бактерии обладают иммуномодулирующими, противовоспалительными, антистрессовыми и антимутагенными свойствами, оказывают бифидогенный эффект [7–9].

Известно, что коррекции микрофлоры кишечника и, следовательно, профилактики различных заболеваний, традиционно добиваются использованием молочнокислых продуктов, приготовленных с помощью гомоферментативных молочнокислых бактерий. Использование для этой цели пропионовокислых бактерий до последнего времени не практиковали из-за их неспособности активно ферментировать молоко. Эта проблема была решена исследованиями российских ученых под руководством проф. И.С. Хамагаевой [10] путем разработки эффективного способа активизации пропионовокислых бактерий в молоке, связанном с повышением собственной ß-галактозидазной активности, в результате чего они приобретают способность получать из галактозы необходимые для них глюкозу и олигосахариды и расти в молоке без стимуляторов роста. Эти исследования позволили разработать и внедрить технологию производства ряда кисломолочных продуктов нового поколения и биологически активных добавок.

Целью данной работы было исследование возможности использования отобранных ранее антагонистически активных пропионовокислых бактерий для повышения питательной и биологической ценности и сохранности кисломолочных продуктов.

Материалы и методы исследования

Объектами исследования служили культуры пропионовокислых бактерий Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii № 1, 10, 12, 13, 14, выделенные из различных источников, и обладающие повышенной антибактериальной активностью в отношении патогенных микроорганизмов. Для совместного культивирования с пропионовокислыми бактериями взята комплексная закваска на основе молочнокислых бактерий и лактозосбраживающих дрожжей из коллекции лаборатории.

Пропионовокислые бактерии выращивали на молочной сыворотке, предварительно осветленной с последующим фильтрованием и добавлением молока (1,5 % жирности) в количестве 20 % по объему.

Биологическую совместимость между культурами закваски и культурой пропионовокислых бактерий определяли по методике Романович.

Соотношение культур кисломолочной закваски и пропионовокислых бактерий 1:1; 1:0,5. В качестве контроля была взята кисломолочная закваска. Культивирование проводили в течение 24 ч при 30 °С. Кислотообразование штаммов оценивали по активной и титруемой кислотности. Активность свертывания определяли по времени образования сгустка. Учитывали количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий. Содержание витамина В12 определяли спектрофотометрическим методом.

Изучение сохранности кисломолочных продуктов проведено путем внесения суспензии пропионовокислых бактерий в готовый кисломолочный продукт, предварительно зараженный мицелиальным грибом Penicillium sp., в количестве 0,5–5,0 % (×108 КОЕ/г продукта) с перемешиванием и последующим хранением при 0–4 °С до 50 суток, при 30–33 °С до 6 суток. Количество вносимого мицелиального гриба составляло 102 КОЕ/мл. Сохранность кисломолочных продуктов определяли по отсутствию роста гриба, изменения запаха, выделения диоксида углерода.

Результаты исследования и их обсуждение

В результате проверки биологической совместимости между культурами закваски и культурой пропионовокислых бактерий антагонизма не выявлено.

Для культивирования в составе кисломолочной закваски с культурой кефирного гриба взят вариант пропионовокислых бактерий № 1. Анализ данных представлен в табл. 1.

Таблица 1

Показатели роста культуры пропионовокислых бактерий № 1 в составе кисломолочной закваски

Показатель

Соотношение культур

(кисломолочная закваска : пропионовокислые бактерии)

1:1

1:0,5

Контроль

Продолжительность сквашивания, ч

6,3 ± 0,3

7,7 ± 0,3

10,5 ± 0,5

Титруемая кислотность, ˚Т

71 ± 1

73 ± 1

89 ± 1

рН

4,79 ± 0,31

4,71 ± 0,23

4,55 ± 0,21

Количество витамина В12, мкг/мл

512,4 ± 0,2

184,2 ± 0,2

0,81 ± 0,1

Количество жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий, КОЕ/мл

(6,9 ± 0,3)×108

(1,4 ± 0,3)×108

0

Результаты исследований показали, что динамика кислотообразования в исследуемых образцах достаточно равномерная. При соотношении культур 1:1 сгусток формировался быстрее. Данное соотношение характеризуется наиболее высоким содержанием жизнеспособных клеток пропионовокислых бактерий – (6,9 ± 0,3)*108КОЕ/мл и витамина В12 – 512,4 мкг/мл. Уменьшение дозы пропионовокислых бактерий приводило к снижению содержания витамина В12.

Проведены эксперименты по повышению сохранности кисломолочных продуктов с использованием пропионовокислых бактерий (№ 1, 10, 12, 13, 14). В качестве молочных продуктов были взяты: сметана «Президент» (15 % жирности), продукт сметанный термизированный «Деревня Сметаново» с использованием заменителя молочного жира (15 % жирности), молочный напиток «Снежок», творожок «АБВГДейка» с ванилью (8 % жирности). В качестве агента порчи молочной продукции был взят мицелиальный гриб Penicillium sp., выделенный нами ранее.

Установлено, что увеличение дозы суспензии до 1,0–1,5 % пропионовокислых бактерий для продуктов сметана «Президент», «Деревня Сметаново» и до 1,5–2,0 % для продуктов «АБВГДейка» и «Снежок» ведет к более позднему появлению колоний грибов на поверхности кисломолочных продуктов, но ускоряет их вспучивание. Поэтому для постановки дальнейших экспериментов были взяты концентрации пропионовокислых бактерий 0,5 % (для сметаны и сметанного продукта) и 1,0 % (для напитка и творожка). Результаты исследований представлены в табл. 2.

Таблица 2

Сроки порчи кисломолочных продуктов, содержащих пропионовокислые бактерии

Кисломолочный продукт

Культуры пропионовокислых бактерий

№ 1

№ 10

№ 12

№ 13

№ 14

Контроль

4 °С

Сметана «Президент»

45 ± 1

42 ± 1

40 ± 2

41 ± 1

44 ± 2

34 ± 2

Сметана «Деревня Сметаново»

40 ± 2

38 ± 1

39 ± 1

41 ± 2

40 ± 1

20 ± 1

Напиток «Снежок»

17 ± 1

17 ± 1

15 ± 1

16 ± 1

15 ± 1

12 ± 1

Творожок «АБВГДейка»

17 ± 1

17 ± 1

15 ± 1

16 ± 1

15 ± 1

10 ± 1

30–33 °С

Сметана «Президент

5 ± 1

5 ± 1

4 ± 1

5 ± 1

4 ± 1

2 ± 1

Сметана «Деревня Сметаново»

5 ± 1

5 ± 1

4 ± 1

4 ± 1

4 ± 1

2 ± 1

Напиток «Снежок»

6 ± 1

5 ± 1

6 ± 1

5 ± 1

5 ± 1

3 ± 1

Творожок «АБВГДейка»

4 ± 1

5 ± 1

4 ± 1

4 ± 1

3 ± 1

2 ± 1

Установлено, что внесение жидкой культуры пропионовокислых бактерий (108 КОЕ/мл) в количестве 0,5–1,0 % предотвращает грибную порчу кисломолочных продуктов в течение 4–6 суток при инкубации 30–33 °С. Не отмечается роста грибов, вспенивания и образования пузырьков диоксида углерода, изменений вкуса и запаха продуктов. При этом порча контрольных продуктов выявлена уже через 2–3 суток хранения.

При хранении исследуемых кисломолочных продуктов в температурном режиме 4 °С в течение 38–45 суток не наблюдали признаков порчи в двух образцах сметаны, 21–24 суток – напитка «Снежок», 15–17 суток – творожка «АБВГДейка».

Сроки хранения кисломолочных продуктов при внесении пропионовокислых бактерий при температуре хранения 4 °С увеличивались у продукта «Деревня Сметаново» в среднем на 20 суток (до 105 %), сметаны «Президент» – на 10 суток (на 25 %), творожка «АБВГДейка – на 5–7 суток (до 70 %), напитка «Снежок» – до 5 суток дополнительно (до 42 %).

Заключение

Таким образом, показано что пропионовокислые бактерии способствуют повышению сроков хранения различных кисломолочных продуктов и обогащают их живыми клетками пробиотических микроорганизмов и витамином В12 и обладают высоким потенциалом для использования в биотехнологии и предохранении от порчи продуктов сбраживания молока и сыворотки.


Библиографическая ссылка

Олейникова Е.А., Кузнецова Т.В., Саубенова М.Г., Райымбекова Л.Т., Шорманова М.М., Айтжанова А.А. ИСПОЛЬЗОВАНИЕ ПРОПИОНОВОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ ДЛЯ ПОВЫШЕНИЯ ПИЩЕВОЙ И БИОЛОГИЧЕСКОЙ ЦЕННОСТИ И СОХРАННОСТИ КИСЛОМОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ // Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. – 2017. – № 10-1. – С. 94-97;
URL: https://www.applied-research.ru/ru/article/view?id=11868 (дата обращения: 16.05.2021).

Предлагаем вашему вниманию журналы, издающиеся в издательстве «Академия Естествознания»
(Высокий импакт-фактор РИНЦ, тематика журналов охватывает все научные направления)

«Фундаментальные исследования» список ВАК ИФ РИНЦ = 1.074