Разработка йогурта с антиоксидантными свойствами на основе использования инкапсулированного таксифолина

Пробиотические продукты занимают важное место в рационе питания населения, являясь источниками микроорганизмов, необходимых для формирования микробиома и, как следствие, иммунной системы человека [1, 2, 4–6, 8]. Одним из наиболее популярных пробиотических продуктов является йогурт, ассортимент которого наиболее широко развит и доступен населению. На сегодняшний день аналитики считают, что йогурт, с точки зрения роста продаж, является самым перспективным продуктом в России. На данный момент в России потребители йогуртов составляют 46% россиян, а в 2022 году эта цифра может возрасти до 49,5% [14, 16].

В связи с этим, развитие линейки йогуртов является динамичным процессом, определяющим появление новых видов продукции с разными характеристиками, в том числе, пониженной кислотностью, разнообразными вкусами и новыми функциональными свойствами. Особое внимание потребителей вызывают комплексные пищевые продукты, в системе которых присутствуют как пробиотики, так и функциональные вещества направленного действия. В этом контексте возрастает интерес к пробиотическим продуктам, обогащенным минорными биологически активными веществами, в том числе антиоксидантного действия. Огромное количество минорных биологически активных веществ антиоксидантного действия представлены растительными полифенолами: рутин, кверцетин, куркумин, таксифолин (дигидрокверцетин) и другими. Большинство из перечисленных соединений на сегодняшний день хорошо изучены, установлен обширный перечень их фармако-биологических эффектов, в числе которых нормализация системы кровообращения, анти-радикальные свойства, предотвращение сердечнососудистых заболеваний [19–21].

Вместе с тем хорошо известна и технологическая проблематика использования растительных полифенолов в составе пищевых систем, связанная с их низкой растворимостью в вводе, химической лабильностью, склонностью к полимеризации и потере биологической активности. Кроме того, плохо изучена как способность растительных полифенолов сохранять свои свойства в составе сложных пищевых систем, так и влияние этих соединений на технологические процессы производства пищевых продуктов [19–21].

В частности, в литературе представлены исследования, указывающие на способность некоторых полифенолов угнетать развитие заквасочных культур микроорганизмов [7, 15].

Учитывая вышеизложенное, актуальным становится поиск подходов, направленных на комплексное решение технологической задачи получения обогащенных растительными антиоксидантами пробиотических молочных продуктов: сохранение полезных свойств биологически активных веществ в сочетании с активным развитием заквасочной микрофлоры.

Адекватным решением поставленной задачи может стать использование в качестве функционального пищевого ингредиента антиоксиданта в инкапсулированном виде.

Цель работы – изучение возможности использовании таксифолина, как растительного антиоксиданта, для получения обогащенных йогуртов и оценка его влияния в исходном и инкапсулированном виде на биотехнологические процессы формирования пищевой системы пробиотического продукта.

Материалы и методы

В качестве основного сырья для получения образцов йогуртов использовалось нормализованное пастеризованное молоко 3,2% жирности.

В качестве источника заквасочной микрофлоры использовалась коммерчески доступная закваска Vivo «Для йогурта», в составе которой заявлено присутствие таких микроорганизмов как: Streptococcus thermophilus, Lactobacillus delbrueckii ssp.bulgaricus, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis . Количество вносимой закваски и технология получения йогурта соответствовали рекомендациям производителя.

Минорное биологически активное вещество таксифолин вводили в состав йогурта перед началом сквашивания в виде порошка в исходной и инкапсулированной по авторской методике форме. Количество вносимого в рецептуру йогурта таксифолина (дигидрокверцетина) устанавливалось с учетом требования ГОСТ 31981–2013 и действующих норм потребления [12, 13].

В качестве объектов исследования были определены: ЙК (контроль) – йогурт, полученный по традиционной рецептуре и технологии; ЙТисх – йогурт, обогащенный таксифолином в исходном виде; ЙТинк – йогурт, обогащенный таксифоли-ном в инкапсулированном виде (инкапсуляция таксифолина проводилась в гидроксипропил-бета-циклодекстрин).

Оценку влияния таксифолина в исходном и инкапсулированном виде на биотехнологические процессы и качество готового продукта проводили путем определения номенклатуры показателей для готовых йогуртов:

• •    титруемая кислотность, град. Тернера;

• •    морфология микрофлоры (микроскопические исследования);

• •    содержание пробиотических микроорганизмов, наиболее вероятное число (НВЧ), КОЕ на 1 г продукта;

• •    антиоксидантная активность,%.

Титруемую кислотность определяли по ГОСТ 3624. Содержание пробиотических микроорганизмов, НВЧ – по ГОСТ Р 56139–2014 Продукты пищевые специализированные и функциональные. Методы определения и подсчета пробиотических микроорганизмов. Морфологию микрофлоры изучали на основе микроскопии фиксированных препаратов, окрашенных по Грамму (увеличение×1500). Общую антиоксидантную активность определяли методом DPPH.

Результаты и обсуждение

Изучение влияния таксифолина в исходном и инкапсулированном виде на формирование свойств йогурта проводили в несколько этапов. Первично были оценены показатели титруемой кислотности образцов, результаты исследования представлены на рисунке 1.

Рисунок 1. Титруемая кислотность исследуемых образцов йогурта, град. Тернера

Figure 1. Titratable acidity of the investigated samples of yogurt, deg. Turner

Одной из функций заквасочных культур в процессе ферментации является образование молочной кислоты, снижение рН, формирование характерной гелеобразной структуры йогурта и накопление ароматобразующих соединений. Известно, что на начальном этапе процесса ферментации ведущая роль в формировании титруемой кислотности принадлежит термофильным молочнокислым микроорганизмам, которые утилизируя свободные аминокислоты, обеспечивают снижение рН до значений благоприятных для развития L. Bulgaricus . При активном развитии болгарской палочки и других палочковидных микроорганизмов закваски рост S. Thermophilus замедляется. При этом, основным продуктом ферментации заквасочных культур является молочная кислота, обеспечивающая требуемые значения титруемой кислотности продукта [2–4, 6, 8–11, 17, 18].

Результаты проведенных исследований показали достаточную активность протекания процесса ферментации для всех образцов йогурта. По окончании процесса созревания титруемая кислотность йогуртов попадала в диапазон требуемых значений (75–140 °Т). Однако, необходимо отметить, что использование в составе йогурта растительного антиоксиданта таксифолина повлекло некоторое снижение интенсивности процессов кислотообразования микрофлорой закваски. Так, при использовании таксифолина в исходном виде значение титруемой кислотности готового продукта (ЙТисх) было на 5% ниже, чем у контрольного образца. Для образца с инкапсулированным таксифолином статистически значимых различий в сравнении с контролем отмечено не было.

Исследования, представленные в литературе, не дают точного ответа на вопрос о влиянии полифенолов на активность и развитие отдельных культур пробиотических микроорганизмов. Так исследования [5, 14] показали, что экстракт липы и эхинацеи оказывает негативное воздействие на развитие Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus , замедляя процесс накопления титруемой кислотности йогуртов, тогда как экстракт шиповника, рябины и облепихи позволяет интенсифицировать процессы сквашивания продуктов, содержащих культуры Lactobacillus acidophilus [14]. Вероятно, влияние отдельных полифенолов носит выраженный узко специфический характер.

Наши результаты показывают, что такси-фолин в неинкапсулированном виде, вероятно, оказывает слабое угнетающее действие на развитие микроорганизмов используемой в исследовании закваски.

На следующем этапе исследования были определены показатели, характеризующие функциональные свойства полученных образцов йогуртов (таблица 1). Уникальность и привлекательность йогурта как пробиотического продукта обусловлена, в первую очередь, его сложной микробной системой, состоящей из комплекса термофильных молочнокислых стрептококков и палочковидных форм бактерий, в первую очередь, Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus . Именно совместное присутствие L. Bulgaricus и S. Thermophilus в системе продукта определяет его полезные свойства в направлении нормализации микробиома человека и его иммунной системы.

Изучение морфологии микрофлоры исследуемых образцов йогуртов проводили с использованием световой микроскопии по методу светлого поля. Характерный вид микрофлоры образцов визуализирован в таблице 1.

Таблица 1.

Результаты изменения функциональных свойств исследуемых образцов йогуртов (n = 3), средние значения

Table 1.

The results of changes in the functional properties of the studied samples of yoghurts (n = 3), average values

Показатель Index	Образцы | Samples
	ЙК	ЙТисх	ЙТинк
НВЧ микроорганизмов Most probable number of microorganisms	Более 1,1×10 9	4,6×10 8	2,9×10 9
Характерный вид микрофлоры (окраска по Грамму) The characteristic type of microflora (Gram stain)	г , ^ ;
Антиоксидантная активность, % (DPPH) Antioxidant activity, % (DPPH)	24,6 ± 0,7	67,3 ± 1,2	51,8 ± 0,9

Результаты микроскопии исследуемых образцов йогуртов позволили установить, что в каждом из исследуемых объектов наблюдалась типичная для данного вида закваски микрофлора, посторонних микроорганизмов не обнаружено. Микрофлора исследуемых образцов йогуртов преимущественно представлена развитой палочковидной микрофлорой, что согласно маркировочных данных к закваске, можно идентифицировать как Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus, Lactobacillus acidophilusю Также отмечено присутствие Streptococcus thermophilus в виде моно-, дипло- и стрептококков.

Согласно требованиям ГОСТ 31981–2013, концентрация микроорганизмов закваски должна составлять не менее чем 107 КОЕ в 1 г продукта. При определении наиболее вероятного числа микроорганизмов были получены результаты, указывающие на соответствие всех исследуемых образцов йогуртов требованиям действующего стандарта. Вместе с тем, в образце йогурта с таксифолином в исходной форме значение показателя было на один порядок ниже, что в двух других образцах, что в целом согласуется и с более низкими значениями титруемой кислотности йогурта ЙТисх.

Для установления сформированности новых функциональных свойств йогуртов, обогащенных растительными антиоксидантами, на заключительном этапе исследований была проведена оценка антиоксидантной активности полученных образцов йогурта, для чего использовался DPPH метод (таблица 1). Результаты исследования данного показателя свидетельствуют о том, что включение таксифолина в пищевую систему йогурта приводит к значительному росту его антиоксидантных свойств. Антиоксидантная активность образца ЙТисх характеризовалась наиболее высоким значением, более чем в 2,5 раза превышающим контрольный образец. Значение антиоксидантной активности образца ЙТинк на 23% уступали ЙТисх, что вероятно обусловлено сохранением защитной оболочки таксифолина, сформированной гидроксипропил-бета-цикло-декстрином при инкапсуляции антиоксиданта. При этом, значения антиоксидантной активности данного образца более чем в два раза превышали контрольный.

Заключение

По результатам проведенных исследований можно отметить доказанную возможность применения растительного антиоксиданта так-сифолина для получения обогащенного йогурта с антиоксидантными свойствами. Установлено, что наиболее целесообразно внесение таксифолина в пищевую систему йогурта в инкапсулированном виде, что позволяет получить пробиотический продукт с развитой микрофлорой, требуемым количеством пробиотических микроорганизмов в совокупности с высокой антиоксидантной активностью.

Статья выполнена при финансовой поддержке гранта Президента РФ для молодых ученых MK-3690.2021.5.