Особенности подбора заквасочных культур в производстве функциональных кисломолочных продуктов

Каночкина М. С. и др. Особенности подбора заквасочных культур в производстве функциональных кисломолочных продуктов. Вестник МГТУ. 2023. Т. 26, № 4. С. 511–528. DOI:

e-mail: , ORCID: Х

Kanochkina, M. S. et al. 2023. Features of the selection of starter cultures in the production of functional fermented milk products. Vestnik of MSTU, 26(4), pp. 511–528. (In Russ.) DOI:

В настоящее время растущий потребительский спрос на продукты, способствующие укреплению здоровья и профилактике заболеваний, определяет необходимость разработки технологий и производства новых функциональных кисломолочных продуктов, которые изготавливаются с использованием заквасок.

Заквасочная культура – микробный препарат, инициирующий ферментацию и содержащий большое количество микроорганизмов ( Moser et al., 2018 ). В пищевой промышленности в качестве заквасок применяют различные микроорганизмы (бактерии, плесневые грибы, дрожжи) для производства хлеба ( Hernández-Parada et al., 2023 ), кисломолочных продуктов ( Moser et al., 2018 ), колбасных изделий ( Ratanaburee et al., 2013 ) и др. Основная функция закваски – спровоцировать последовательный процесс ферментации и сформировать органолептические свойства продукта ( De Melo Pereira et al., 2020 ).

Кисломолочные продукты получают посредством сквашивания молока под действием молочнокислых бактерий (МКБ) ( Ayivi et al., 2022; Moser et al., 2018 ). Ценные фенотипические признаки молочнокислых бактерий определяют возможность их промышленного применения с целью получения кисломолочной продукции. Для придания продукту дополнительных свойств применяются бактерии рода Bifidobacterium ( Утебаева и др., 2016 ).

Концепция функционального питания включает разработку и производство функциональных продуктов питания (ФПП). Польза кисломолочных функциональных продуктов заключается в благоприятном влиянии на состояние организма человека входящих в их состав микроорганизмов. (пробиотический эффект) или метаболитов, синтезированных во время ферментации (биоактивный эффект) ( Joshi, 2015 ). Способность продуцировать метаболиты, характеризующиеся определенными свойствами, обусловлена, как правило, штаммом бактерий ( Linares et al., 2017 ). Создание многокомпонентных заквасочных культур позволяет обеспечивать функциональные кисломолочные продукты наилучшими свойствами ( Артюхова и др., 2015 ), поскольку возможно включить в такие закваски штаммы с высокими технологическими и пробиотическими показателями (в том числе бактериоциногенные штаммы). Таким образом, бактерии-кандидаты в заквасочную композицию должны быть тщательно отобраны и изучены.

Цель настоящего обзора включает анализ научной литературы и патентных материалов для определения особенностей подбора заквасочных культур, применяемых в процессе производства функциональных кисломолочных продуктов.

Материалы и методы

Выбор научной литературы и патентных материалов осуществлялся по следующим критериям включения: 1) период публикации с 2012 г. по апрель 2023 г.; 2) научная работа должна быть в области изучаемой темы; 3) совпадение ключевых слов. Описание научного материала не включало анализ статей, относящихся к разработке заквасок для производства продуктов детского питания и продуктов на немолочной основе.

В процессе анализа литературы использовалась следующая методика:

– выполнен поиск 105 источников, соответствующих изучаемой теме, с помощью поисковых систем и баз данных (PubMed, Академия Google, Киберлиника) с использованием ключевых слов первого (бактериальные закваски, бифидобактерии, молочнокислые бактерии, функциональный продукт) и второго (кисломолочный продукт, свойства) уровней;

• –    при анализе литературы и оценке применимости материала для написания обзора было изъято 36 статей, которые соответствовали критериям исключения; таким образом, в обзоре использовано 69 источников;

• –    выбранная литература анализировалась по критериям включения, а информация была распределена на подтемы: функциональные кисломолочные продукты; потенциал молочнокислых бактерий и бифидобактерий в качестве компонента заквасочной композиции; подбор бактериальных штаммов для создания заквасочной композиции.

Результаты и обсуждение

Закваски содержат один или несколько видов микроорганизмов и используются для получения ферментированных продуктов питания с ценными свойствами. Выбор вида микроорганизма для получения закваски зависит от конечной цели, т. е. от конкретных заданных характеристик разрабатываемого продукта, а также диктуется свойствами субстрата и требованиями к производственному процессу и самому продукту ( Goldstein et al., 2015 ).

Функциональные кисломолочные продукты

Современные тенденции формирования здорового образа жизни обусловили активную разработку технологий изготовления функциональных кисломолочных продуктов ( Jia et al., 2016; Shiby et al., 2013 ). Например, введение пробиотических культур в заквасочную культуру обеспечивает получение кисломолочного

ФПП, поскольку пробиотики – это живые микроорганизмы, оказывающие благотворное влияние на здоровье организма-хозяина ( Hill et al., 2014 ).

Полезное физиологическое воздействие на организм человека функциональных кисломолочных продуктов показано на рис. 1.

Рис. 1. Влияние функциональных кисломолочных продуктов на организм Fig. 1. Beneficial effect of functional fermented milk products on the body

Штаммы Lactobacillaceae и Bifidobacterium часто используются как пробиотики ( Markowiak et al., 2017; Утебаева и др., 2016 ). Микроорганизмы, относящиеся к пробиотикам, являются непатогенными, они способны выдерживать низкие диапазоны pH, высокие концентрации конъюгированных и деконъюгированных солей желчных кислот, не способны передавать гены резистентности к антибиотикам-патогенам ( Belicová et al., 2013; Mokoena, 2017 ).

Пробиотические бактерии обладают антагонистической активностью по отношению к патогенам желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) ( Markowiak et al., 2017 ), которая реализуется за счет способности предотвращать пролиферацию чужеродных микроорганизмов-патогенов к слизистой оболочке кишечника. Также благоприятными для здоровья человека являются следующие свойства пробиотиков: оказание стимулирующего действия; регулирование иммунного ответа; повышение биодоступности метаболитов и основных питательных веществ; снижение непереносимости лактозы; стабилизация кишечной микробиоты после применения антибиотиков; уменьшение популяции возбудителей за счет продукции молочной кислоты, бактериоцинов и других ингибирующих соединений ( de Castilho et al., 2019; Vamanu et al., 2020 ).

Среди функциональных продуктов кисломолочные продукты считаются оптимальными носителями пробиотиков. Известны варианты включения пробиотиков в различные продукты. Сыры могут быть носителями пробиотических штаммов бифидобактерий, поскольку сырная матрица защищает чувствительные бактерии от низкого pH и желчных солей при прохождении через желудочно-кишечный тракт (Castro et al., 2015; de Almeida et al., 2018). При этом стоит оценивать жизнеспособность бактерий при длительном созревании сыра. Например, ученые использовали при производстве сыра "Гауда" штаммы Lactiplantibacillus plantarum H4 и Limosilactobacillus fermentum H9, демонстрирующие пробиотические свойства и биологическую активность (Oh et al., 2016). Кефир является продуктом, обеспечивающим доставку в ЖКТ пробиотических культур Bifidobacterium sp., Lactobacillus sp. (Prado et al., 2015); была разработана стабильная закваска, состоящая из штаммов Streptococcus salivarius subsp. thermophilus C106 и Lacticaseibacillus rhamnosus GG. В этой композиции L. rhamnosus GG является пробиотическим микроорганизмом, который приносит пользу здоровью при пероральном приеме, но имеет плохие способности к росту в молоке, поскольку не метаболизирует лактозу и не расщепляет казеин. В таком случае термофильный стрептококк дополняет неспособность L. rhamnosus GG расти в молоке (Kort et al., 2015).

Потенциал молочнокислых бактерий и бифидобактерий в качестве компонента заквасочной композиции

При получении кисломолочных продуктов часто используют закваски, содержащие различные виды молочнокислых бактерий – многочисленной гетерогенной группы бактерий, играющих основополагающую роль в ферментации ( Ayivi et al., 2022; Moser et al., 2018 ). Молочнокислые бактерии, осуществляющие ферментацию молока, вызывают ряд важных изменений, которые приводят к формированию уникальных свойств кисломолочных продуктов (рис. 2) ( Casarotti et al., 2014 ).

Рис. 2. Действие молочнокислых бактерий при ферментации молока Fig. 2. Action of lactic acid bacteria during milk fermentation

Молочнокислые бактерии имеют способность перерабатывать углеводы в молочную кислоту, в результате чего происходит коагуляция субстрата за счет воздействия молочной кислоты на белок молока – казеин (Coelho et al., 2022; Oh et al., 2016). Также они продуцируют другие продукты: органические кислоты, ароматические соединения, витамины, бактериоцины, перекись водорода, экзополисахариды и ферменты (de Castilho et al., 2019; Linares et al., 2017; Makino et al., 2016). Антимикробная активность заквасочных бактерий обусловлена продукцией органических кислот (молочной, уксусной, муравьиной, пропионовой), а также других соединений (бактериоцинов, перекиси водорода, реутерина, диацетила, ацетоина) (Arqués et al., 2015; Bintsis, 2018). Бактериоцины – это пептиды, которые специфически ингибируют рост некоторых родственных/неродственных бактерий (Arqués et al., 2015). В связи с этим активно обсуждается применение данных пептидов в пищевой промышленности как биоконсервантов (Todorov et al., 2022). Совокупность синтезируемых метаболитов обеспечивает приятный органолептический профиль продукта, продлевает срок годности и предупреждает развитие посторонней микрофлоры (Linares et al., 2017). За формирование вкуса отвечают такие процессы, как гликолиз, липолиз и протеолиз (Coelho et al., 2022; Linares et al., 2017). Кроме этого, протеолиз вносит свой вклад в развитие органолептических свойств с помощью расщепления белков на пептиды и свободные аминокислоты, которые в дальнейшем превращаются в спирты, альдегиды, кислоты, сложные эфиры (Bintsis, 2018; Coelho et al., 2022). В создании текстуры кисломолочного продукта важная роль отведена экзополисахаридам (ЭПС), представляющим собой гомополимеры или гетерополимеры (Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019). Они функционируют как загустители, текстуризаторы и эмульгаторы (Nagaoka, 2019) и могут снижать степень синерезиса (более низкое отделение сыворотки) (Surber et al., 2021). К продуцированию ЭПС способны некоторые молочнокислые бактерии: Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus, Lactococcus lactis, Lactiplantibacillus plantarum, Lacticaseibacillus casei (Ansorena et al., 2016). Экзополисахариды некоторых штаммов Lactobacillus rhamnosus облегчали течение колита (Wan et al., 2022). ЭПС штаммов Lactiplantibacillus plantarum обладает противовирусной активностью (Noda et al., 2021). МКБ могут продуцировать γ-аминомасляную кислоту (ГАМК), оказывающую благоприятное воздействие на здоровье (Wang et al., 2018; Zhuang et al., 2018).

Практическая значимость каждого рода молочнокислых бактерий различна. В качестве заквасочных культур часто используют микроорганизмы родов Lactobacillus, Lactococcus, Lactiplantibacillus, Leuconostoc, Pediococcus, Streptococcus ( Bintsis, 2018; Goldstein et al., 2015; Kort, 2015; Papademas, 2014 ). Бактерии рода Bifidobacterium возможно включить в состав некоторых молочных продуктов, так как они обладают свойствами, благоприятными для организма человека ( Li et al., 2014; Liu et al., 2017; Pompei et al., 2007; Tian et al., 2022а; Yao et al., 2021 ).

Описание наиболее часто используемых бактерий для получения заквасок

Бактерии рода Lactobacillus, Lacticaseibacillus и Lactiplantibacillus широко применяются в промышленности, например, для получения пробиотических заквасочных культур ( Goldstein et al., 2015 ). Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus используют в производстве йогуртов ( Xu et al., 2015 ). Этот вид образует ацетальдегид, который придает аромат и вкус продуктам ( Xu et al., 2015 ) и сбраживает лактозу ( Kok et al., 2018 ). Lactiplantibacillus plantarum – один из наиболее распространенных видов бактерий; он широко применяется в качестве закваски, поскольку обеспечивает приятный вкус, аромат, формирует консистенцию кисломолочного продукта ( Cui et al., 2021 ). Некоторые штаммы Lactiplantibacillus plantarum способны продуцировать сильнодействующие бактериоцины, которые возможно применять в качестве пищевых консервантов ( Seddik et al., 2017 ). Штаммы Lacticaseibacillus paracasei участвуют в формировании аромата, а также улучшают текстуру йогурта ( Gu et al., 2020; Pimentel et al., 2012 ). Известно, что некоторые штаммы могут усиливать образование диацетила при совместном культивировании с другими заквасочными культурами ( Aunsbjerg et al., 2015 ). Lacticaseibacillus rhamnosus применяют как пробиотическую культуру ( Capurso et al., 2019; Kort et al., 2015 ), поскольку этот вид способен выживать в условиях ЖКТ, образовывать биопленку, защищать слизистую оболочку кишечника ( Capurso et al., 2019 ). Lactobacillus johnsonii применяют в составе заквасок с пробиотическими свойствами. Некоторые штаммы незначительно повышают титр антител у человека и обладают антимикробными свойствами ( Bintsis, 2018 ). Lactobacillus helveticus , включенный в закваску, способствует лучшему формированию органолептического профиля продукта ( Sıçramaz et al., 2022 ). Lactobacillus reuteri синтезирует антибиотические соединения (реутерицин и реутерин), которые подавляют развитие патогенных микроорганизмов ( Bintsis, 2018 ).

Бактерии рода Lactococcus – мезофильные молочнокислые микроорганизмы, выделенные изначально из зеленых растений; они часто используются в заквасках, поскольку лактококки генетически стабильны, обладают устойчивостью к бактериофагам и способны синтезировать молекулы, влияющие на органолептические свойства продукта ( Bintsis, 2018 ). Lactococcus lactis subsp . lactis сбраживает молоко, подавляет рост посторонней микрофлоры за счет продукции бактериоцина низина ( Małaczewska et al., 2021 ) и оказывает влияние на аромат продукта ( Frece et al., 2014 ). Lactococcus lactis subsp. lactis biovar. cremoris имеет уникальные метаболические пути, формирующие аромат кисломолочного продукта ( Bintsis, 2018 ). Lactococcus lactis subsp . lactis biovar. diacetilactis в процессе жизнедеятельность синтезирует ацетоин, который придает сливочный вкус желаемому продукту ( Xu et al., 2015 ), а также синтезирует диацетил, ароматические соединения и выделяет углекислых газ ( Fusieger et al., 2020 ).

Среди представителей рода Streptococcus есть множество патогенных микроорганизмов. Streptococcus salivarius subsp. thermophilus не патогенен, часто используется в качестве заквасочной культуры, придает ценные органолептические свойства кисломолочным продуктам ( Bintsis, 2018; Kort et al., 2015; Xu et al., 2015; Zha et al., 2015; Dan et al., 2023 ).

Leuconostoc mesenteroides применяют при производстве сыра и сливочного масла благодаря способности синтезировать диацетил и ацетоин, влияющие на органолептические показатели ( Papademas, 2014 ).

Молочнокислые бактерии в процессе ферментации молока синтезирует разнообразные соединения, формирующие определенные ароматы, вкусы, консистенции и текстуры конечных продуктов. Спектр синтезируемых МКБ соединений представлен в табл. 1.

Таблица 1. Влияние различных видов МКБ на органолептические характеристики получаемого продукта Table 1. The effect of various types of LAB on the organoleptic characteristics of the resulting product

Микроорганизм	Органолептическая характеристика	Достигается за счет	Источники
Lactobacillus acidophilus	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019; Surber et al., 2021
		синтеза молочной кислоты
Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019; Surber et al., 2021
	Аромат, вкус	синтеза ацетальдегида	Xu et al., 2015
Lactiplanti-bacillus plantarum	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019; Surber et al., 2021
	Аромат, вкус	синтеза 3-метилбутаналя, гексаналя, (Е)-2-октеналя, нонаналя, 2-гептанона, 2-нонанона, 2,3-пентандиона, ацетальдегида, ацетата	Cui et al., 2021; Dan et al., 2019; Li et al., 2014
Lacticaseibacillus casei	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019; Surber et al., 2021
Lacticaseibacillus paracasei	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Pimentel et al., 2012
	Аромат, вкус	синтеза ацетона, бутановой кислоты, диацетила	Aunsbjerg et al., 2015; Gu et al., 2020
Lactococcus lactis subsp. lactis	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Ansorena et al., 2016; Nagaoka, 2019; Surber et al., 2021
	Аромат	подкисления молока (молочная кислота) и образования некоторых летучих и нелетучих ароматических соединений	Frece et al., 2014
Lactococcus lactis subsp .cremoris	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Gotoh et al., 2021
	Аромат	синтеза молочной кислоты, ароматических соединений	Bintsis, 2018
Lactococcus lactis subsp . diacetilactis	Аромат, вкус (сливочный и маслянистый)	синтеза ацетоина, диацетила, ароматических соединений (С4), углекислого газа	Xu et al., 2015; Fusieger et al., 2020
Streptococcus salivarius subsp . thermophilus	Консистенция (снижение синерезиса)	синтеза ЭПС	Bintsis, 2018; Kort et al., 2015; Xu et al., 2015
	Аромат, вкус	синтеза ацетальдегида, уксусной кислоты, этенилового эфира муравьиной кислоты	Zha et al., 2015; Dan et al., 2023
Leuconostoc mesenteroides	Аромат, вкус	синтеза диацетила, ацетоина	Papademas, 2014
	Консистенция	синтеза декстрана	Ansorena et al., 2016

Бифидобактерии (Bifidobacterium) представляют собой группу анаэробных микроорганизмов (Утебаева и др., 2016), которые сквашивают молоко медленнее вышеописанных групп молочнокислых бактерий. Бифидобактерии являются компонентами пробиотических препаратов вследствие наличия пробиотических свойств, а также могут входить в состав функциональных продуктов (Hidalgo-Cantabrana et al., 2017). Бифидобактерии улучшают здоровье желудочно-кишечного тракта, облегчают аллергические реакции и модулируют целостность кишечника, а также поддерживают иммунный гомеостаз хозяина (Li et al., 2014; Утебаева и др., 2016). Среди выделенных бактерий только три вида способны развиваться в молоке: Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum и Bifidobacterium animalis (Утебаева и др., 2016). Bifidobacterium bifidum – распространенный пробиотический штамм для новорожденных детей, проявляющий антиоксидантные и антибактериальные свойства (Li et al., 2014). Bifidobacterium longum поддерживает работоспособность печени, оказывает противовоспалительное действие (Yao et al., 2021). Bifidobacterium longum subsp. infantis продуцирует ЭПС (Dai et al., 2023), бактериоцины (Liu et al., 2017). Однако есть и другие виды бифидобактерий, используемых при разработке инновационных функциональных продуктов питания с пробиотическими свойствами: Bifidobacterium breve имеет потенциал для лечения депрессии, расстройств ЖКТ, ожирения (Tian et al., 2022б; Okubo et al., 2021), Bifidobacterium teenis обеспечивает организм витамином В9 (Pompei et al., 2007).

Некоторые штаммы рода Pediococcus чаще всего применяют в качестве защитной культуры за счет способности к продуцированию бактериоцинов ( Zhang et al., 2019 ). Pediococcus acidilactici стимулирует рост Lactobacillus и обладает антиоксидантными свойствами ( Bai et al., 2021 ).

Таким образом, в зависимости от вида и даже штамма МКБ и бифидобактерий, а также их синергетического взаимодействия наблюдается их различное профилактическое и лечебное влияние на организм человека (табл. 2).

Таблица 2. Влияние различных видов МКБ и бифидобактерий на организм человека Table 2. The influence of various types of LAB and bifidobacteria on the human body

Микроорганизм	Влияние на организм человека	Достигается за счет	Источники
Lacticaseibacillus rhamnosus	Облегчение течения колита	синтеза ЭПС	Wan et al., 2022
Lactiplanti-bacillus plantarum	Противовирусная активность	синтеза ЭПС	Noda et al., 2021
	Борьба с патогенами ЖКТ	синтеза бактериоцинов	Seddik et al., 2017
	Облегчение гипертонии и тревожных расстройств	синтеза ГАМК	Zhuang et al., 2018
Lactobacillus brevis	Смягчение гипертонии, диабетических сосудистых и неврологических расстройств	синтеза ГАМК	Wang et al., 2018
Lactobacillus reuteri	Подавление развития патогенных микроорганизмов	синтеза бактериоцинов	Bintsis, 2018
	Обеспечение организма витаминами	синтеза кобаламина	Mohammed et al., 2014
Lactococcus lactis subsp . lactis	Ингибирование патогенов	синтеза низина	Małaczewska et al., 2021
Bifidobacterium bifidum	Антибактериальная способность в отношении патогенов; активность по удалению гидроксильных и супероксидных радикалов; ингибирующее действие на перекисное окисление липидов и гемолиз эритроцитов	синтеза ЭПС	Li et al., 2014
Bifidobacterium longum	Противовоспалительное действие	синтеза индол-3-молочной кислоты	Yao et al., 2021
	Защитный эффект	синтеза короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК); адаптации к среде ЖКТ	Tian et al., 2022б
Bifidobacterium longum subsp. infantis	Снижение риска развития астмы, связанной с приемом антибиотиков	синтеза ЭПС	Dai et al., 2023
	Антимикробная активность в отношении Listeria monocytogenes	синтеза бактериоцинов	Liu et al., 2017
Bifidobacterium teenis	Обеспечение организма витаминами	синтеза фолиевой кислоты	Pompei et al., 2007

Bifidobacterium breve	Ослабление депрессии и связанных с ней желудочнокишечных расстройств	изменения микробиома кишечника; метаболизма триптофана	Tian et al., 2022а; Okubo et al., 2021
	Лечение ожирения	повышения чувствительности к инсулину	Solito et al., 2021
Pediococcus pentosaceus	Широкий спектр противомикробной активности против грамположительных, грамотрицательных бактерий	синтеза бактериоцинов	Zhang et al., 2019
Pediococcus acidilactici	Стимулирование роста Lactobacillus; высокая активность 1,1-дифенил-2-пикрилгидразила по удалению свободных радикалов	синтеза ЭПС	Bai et al., 2021

При подборе заквасочных культур для производства функциональных кисломолочных продуктов используются действующие нормативные документы: ГОСТ 32923-2014 "Продукты кисломолочные, обогащенные пробиотическими микроорганизмами. Технические условия"1, ГОСТ Р 54059-2010 "Продукты пищевые функциональные. Ингредиенты пищевые функциональные. Классификация и общие требования"2, ГОСТ Р 54060-2010 "Продукты пищевые функциональные. Идентификация. Общие положения"3, ГОСТ 33491-2015 "Продукты кисломолочные, обогащенные бифидобактериями бифидум. Технические условия"4, ГОСТ 34372-2017 "Закваски бактериальные для производства молочной продукции. Общие технические условия"5, Методические рекомендации MP 2.3.1.0253-21 "Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации"6.

В соответствии с ГОСТ Р 54060-2010 существенными признаками функциональных пищевых продуктов являются их качественные и количественные органолептические и физико-химические параметры; ГОСТ содержит нормы и характеристики, показатели эффективности, описание пищевой ценности, специфические критерии наименований.

Жизнедеятельность молочнокислых бактерий и бифидобактерий сопряжена с синтезом биологически активных веществ, таких как ферменты, лактаты, витамины, аминокислоты, нейрохимические вещества; производство вторичных желчных кислот может быть опосредовано гидролазой солей желчных кислот некоторых лактобактерий. Следует отметить способность молочнокислых бактерий и бифидобактерий к ферментации резистентного крахмала и некрахмальных полисахаридов, поскольку данные вещества обусловливают синтез незаменимых короткоцепочечных жирных кислот (КЦЖК): ацетата, пропионата и бутирата. КЦЖК задействованы в процессах регуляции клеточного иммунитета, обмена энергии, метаболизма липидов и углеводов в печени, белой и бурой жировой ткани, легких, костном мозге, поджелудочной железе, а также закисляют содержимое кишечника, препятствуют развитию воспалений и онкологических заболеваний. При совместном участии КЦЖК и различных нейроактивных молекул происходит регуляция процессов центральной нервной системы (MP 2.3.1.0253-21).

Функциональный кисломолочный продукт должен соответствовать качественным характеристикам (рис. 3) согласно указанным выше нормативным документам.

Цвет кисломолочного продукта должен быть молочно-белым, за исключением ряженки и варенца, для которых присущ светло-кремовый цвет; недопустимо наличие постороннего привкуса и запаха.

Консистенция и внешний вид должны быть однородными с нарушенным/ненарушенным сгустком. Для некоторых продуктов характерны особенности: допустимо газообразование для кефира; продукт, содержащий ацидофильную палочку, может иметь тягучую консистенцию; сметана должна иметь глянцевую поверхность (ГОСТ 32923-2014; ГОСТ 33491-2015).

Рис. 3. Качественные характеристики функционального пищевого продукта

Fig. 3. Qualitative characteristics of a functional food product

Отобранные микроорганизмы для будущей разработки закваски оцениваются с точки зрения их безопасности, т. е. применяющиеся штаммы МКБ и бифидобактерий должны входить в список культур, разрешенных на территории Российской Федерации, с проведением исследований на соответствие требованиям качества и безопасности (MP 2.3.1.0253-21).

Отбор молочнокислых бактерий, имеющих потенциал для пищевой промышленности, осуществляется по таким критериям, как способность синтезировать определенные соединения в достаточном количестве (молочная кислота, КЦЖК, ароматические вещества, витамины, бактериоцины, нейроактивные молекулы, экзополисахариды, ферменты) ( Linares et al., 2017 ); наличие технологических характеристик (высокая жизнеспособность; антимикробная активность; органолептические показатели; протеолитическая активность; липолитическая активность; жизнеспособность и стабильность желаемых свойств бактерий после процесса лиофилизации, приготовления и реализации продуктов и др. ( Akabanda et al., 2014; De Melo Pereira et al., 2020 ).

Отобранные штаммы, которые могут быстро снижать pH среды за счет синтеза молочной кислоты, способствуют коагуляции белков молока и снижению рисков интенсивного развития посторонней микрофлоры в продуктах (Akabanda et al., 2014). Штаммы с высокой подкисляющей активностью и другими технологически ценными свойствами являются основной культурой закваски, а дополнительные культуры придают конечному продукту определенные свойства (формирование уникальной органолептики, антимикробная активность и др.) (Akabanda et al., 2014; Ayivi et al., 2022; De Melo Pereira et al., 2020). Штаммы, способные к синтезу бактериоцинов, могут быть рассмотрены в качестве заквасочной или дополнительной культуры при производстве кисломолочных продуктов (Arques et al., 2015). Бактериоциногенная культура, применяемая в качестве дополнительной закваски, должна быть безопасной, и при ее использовании не должны изменяться органолептические характеристики конечного продукта в худшую сторону (Todorov et al., 2022). Производство бактериоцина in situ обеспечит дополнительную защиту продукта, поэтому важно идентифицировать бактериоциногенные штаммы (de Castilho et al., 2019) и исследовать их потенциал в качестве основной или дополнительной культуры в многокомпонентной закваске (Dal Bello et al., 2012; Mills et al., 2017).

Функциональный продукт должен соответствовать определенным количественным характеристикам, таким как количество пробиотиков, уровень кислотности и энергетическая ценность продукта. Необходимо обеспечить наличие пробиотической культуры в пищевой матрице не менее 106 КОЕ/см3. Уровень кислотности зависит от типа кисломолочного продукта (ГОСТ 32923-2014; ГОСТ 33491-2015), поскольку различные виды микроорганизмов способны обеспечивать разные диапазоны предельной кислотности (ГОСТ 34372-2017). Энергетическая ценность продукта, обогащенного пробиотиками, зависит от массовой доли жира и находится в диапазоне 30–105 ккал. При этом энергетическая ценность сметаны, обогащенной пробиотическими микроорганизмами, составляет 120–290 ккал (ГОСТ 32923-2014).

При соотнесении информации о пробиотических свойствах культур микроорганизмов и существенных признаков функциональных пищевых продуктов разработан алгоритм оценки эффективности функционального пищевого продукта, содержащего в качестве физиологически функционального пищевого ингредиента пробиотические штаммы МКБ и бифидобактерий (табл. 3).

Таблица 3. Существенные признаки функциональных пищевых продуктов и характеристика видов микроорганизмов, входящих в состав функциональных пищевых продуктов Table 3. Essential features of functional foods and characteristics of the types of microorganisms included in functional foods

>Д Д а s s щ ко к

Органолептика

Биологическая ценность

н w 0 Д vf д о О о к

КОЕ/см3, до

и к

Д со Д д д

§ О

К Д Д д и Д и д о

со

1-0 д Д д о д а W

1-0 д § е

1-0 д д § д m

и к Г)

>д к

106

107

108

Lactococcus lactis subsp. lactis

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

о

✓

✓

Lactiplanti-bacillus plantarum

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

о

✓

Lactobacillus delbrueckii subsp . bulgaricus

✓

✓

✓

✓

✓

✓

✓

40

✓

Lactobacillus acidophilus

✓

✓

✓

✓

о 7 ОО

✓

Bifidobacterium longum subsp. infantis

✓

✓

✓

о о

✓

Streptococcus salivarius subsp. thermophilus

✓

✓

✓

✓

✓

о о

✓

Разработанный алгоритм следует применять при оценке предполагаемых существенных признаков разрабатываемой инновационной продукции, содержащей в качестве функционального пищевого ингредиента специально выделенные штаммы, благоприятно воздействующие на организм человека через нормализацию микробиома, с целью подбора культур и составления их консорциумов для получения продуктов функционального назначения с заданными свойствами.

Заключение

Употребление кисломолочных функциональных продуктов обеспечивает поступление в ЖКТ полезных бактерий и их метаболитов, поэтому разработка новых заквасок является важнейшей задачей пищевой промышленности.

Бактерии, имеющие пробиотические свойства, могут находиться в кисломолочных продуктах в виде закваски или функциональной добавки. В качестве пробиотика могут выступать бактерии Lacticaseibacillus rhamnosus , образующие биопленки и защищающие слизистую кишечника. Lactobacillus johnsonii вызывают незначительное увеличение антител и обладают антимикробными свойствами, что способствует повышению иммунитета. Lactobacillus reuteri являются продуцентами реутерицина и реутерина, подавляющими развитие патогенных микроорганизмов. Среди пробиотических микроорганизмов широко распространены Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum и Bifidobacterium animalis, оказывающие антиоксидантное и противовоспалительное действие, поддерживающие работоспособность печени.

Как показывают многочисленные исследования, различное сочетание бактерий существенно влияет на питательные, реологические, органолептические, пробиотические показатели, поэтому при разработке функционального продукта для получения закваски необходимо осуществлять тщательный подбор штаммов с пробиотическими свойствами и бактериоциногенных культур.

Конфликт интересов