Разработка пробиотического кисломолочного продукта антиоксидантной направленности

Н.С. Коровина, , Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности, Москва, Россия

N.S. Korovina, ,

Продукты питания, фортифицированные физиологически функциональными пищевыми ингредиентами, являются определяющим фактором развития и прогресса пищевой промышленности, в частности молочной. Наиболее значимым является разработка технологий продуктов питания, в том числе молочных продуктов [1, 2].

Фортификация продуктов питания антиоксидантами является одной из основных тенденций, в которых важное место занимают продукты переработки винограда, особенно экстракты виноградных косточек вида Vitis Vinifera [3, 4].

Свободнорадикальное окисление возникает из-за многочисленных факторов, как внешних, так и внутренних. Свободные радикалы (СР) разрушают клеточные мембраны, способствуют нарушению метаболитических процессов и т. д. Включение в рацион питания внешних антиоксидантов позволит предотвратить образование новых СР и ингибировать уже имеющиеся радикалы [5].

Растения являются природным источником антиоксидантов, в том числе фенольных соединений (флавоноиды, флавононы, флаваноны и др.). В растениях данные соединения могут составлять до 10 % от сухого веса. Про-антоцианидины, относящиеся к классу флавоноидов, являются мощными антиоксидантами. Они обладают антиоксидантной активностью, превосходящей активность аскорбиновой кислоты в 20 раз и витамина Е в 50 раз. Олигомерные проантоцианидины (OPC) являются одними из наиболее распространенных поли-фенольных веществ в растениях [6, 7].

Методы биотестирования, включая использование лабораторных животных, применяют для многофакторной оценки показате- лей качества готовых продуктов. Однако существует тенденция по замене высших животных в доклинических исследованиях следующими альтернативами: беспозвоночные, биоинженерная искусственная кожа, простейшие (инфузории) и т. д. Использование простейших организмов для проведения биотестирования имеет ряд преимуществ, такие как простота проведения, низкая стоимость, повышенная чувствительность, этическая составляющая и экономия времени. Одним из наиболее распространенных видов простейших для определения безопасности и относительной биологической ценности (ОБЦ) продуктов является реснитчатая инфузория Tetrahymena pyriformis. Вследствие достаточно высокой чувствительности ее наиболее часто используют в качестве тест-культуры. Метод определения ОБЦ с использованием Tetrahymena pyriformis основан на установлении разницы (в %) между количеством инфузорий, выросших в анализируемом образце, и количеством инфузорий, выросших в контрольном образце продукта [8–11].

Авторы исследования [9], используя экспресс-метод оценки ОБЦ, проанализировали параметры технологического процесса производства творога, которые были выбраны в качестве ограничений: температура пастеризации молока; температура нагрева сгустка после резки; способы получения творога; соотношение массовой доли белка и жира в твороге; массовая доля жира в твороге. На основе проведенных экспериментов наиболее значимыми параметрами являлись температура пастеризации молока и температура нагрева сгустка. В результате полного факторного эксперимента был установлен оптимальный режим получения творога с максимальной ОБЦ. Температура пастеризации молока составила 81°C, а температура нагрева сгустка – 54 °C при кислотном способе производства творога. Этот режим обеспечивал значение ОБЦ не менее 282 % [9].

Зобковой З.С. и др. [10] в ходе исследования были выявлены факторы, влияющие на ОБЦ кисломолочных продуктов: соотношение массовой доли жира и белка, массовую долю углеводов (сахарозы). Было определено оптимальное значение соотношения массовой доли жира и белка в йогурте 0,8–1,2 %, массовой доли сахарозы — 7,5–8,2 %. При этом максимальное значение ОБЦ составило более 180 % [10].

Авторами [12] была поставлена задача разработать творожный продукт с пониженной аллергенностью и повышенным содержанием полноценного белка. Для этого был определен состав и количественные соотношения белковой и жировой фракций продукта, а также подобрана заквасочная культура. Исследователями была рассчитана биологическая ценность творожного продукта и для подтверждения расчетных показателей была определена относительная биологическая ценность продукта. ОБЦ творожного продукта с пониженной аллергенностью была выше на 22,7 % в сравнении с контрольным образцом [12].

Цель исследования: провести оптимизацию молочно-белковой матрицы для дальнейшего внесения антиоксидантного компонента; изучить влияние антиоксиданта и его доз на относительную биологическую ценность (ОБЦ) пробиотического кисломолочного продукта.

Объекты и методы исследования

Объектами исследований являлись пробиотический кисломолочный продукт без внесения антиоксидантного компонента (контрольный образец) и пробиотические кисломолочные продукты, обогащенные антиоксидантным компонентом в количестве 10; 30 и 50 % от суточной потребности в нем. В качестве антиоксидантного компонента сухой экстракт виноградных косточек с содержанием ОРС = 95 %.

На основании исследований были разработаны технологические параметры: температура пастеризации исходного молока – 90– 92 °С, гомогенизация – 45–80 °С, давление гомогенизации – 12,5 МПа, охлаждение до температуры заквашивания и сквашивание – 37–40 °С, продолжительность сквашивания – 4–6 ч, охлаждение до 2–6 °С.

Определение влагоудерживающей способности проводили по объему выделяющейся сыворотки (V, об.%) при центрифугировании 10 г продукта (при температуре 20 °С) в течение 20 мин при факторе разделения F = 750.

Вязкость определяли с применением вискозиметра Брукфильда (модель DV-ІІ+Pro) с концентрическими цилиндрами (шпиндель SC4-21) при температуре (20 ± 2) °С.

Органолептические показатели образцов были оценены по разработанной шкале [13].

Антиоксидантную активность (АОА) образцов определяли амперометрически по суммарному содержанию антиоксидантов фенольного типа в исследуемых образцах с использованием прибора «ЦВЕТ ЯУЗА-01-АА».

Оценку антирадикальной емкости (АРЕ) образцов проводили в модельной системе восстановления радикал-катиона АВТS•+ (2,2’-азино-бис(3-этил-2,3-дигидробензтиа-золин-6-сульфокислота) (ТЕАС-метод – trolox equivalent antioxidant capacity) согласно [14, 15].

Оценку относительной биологической ценности образцов проводили методом биотестирования на тест-организмах Tetrahymena pyriformis [16, 17].

Математическую обработку экспериментальных данных проводили с использованием Microsoft Excel 2007 (Microsoft Corporation, Ink.), а также программного пакета для статистического анализа Statistica.

Результаты и их обсуждение

С целью изучения влияния антиоксиданта на ОБЦ исследуемого продукта на первом этапе исследования была оптимизирована молочно-белковая матрица. Молочно-белковые матрицы вырабатывали с добавлением концентрата сывороточного белка (КСБ) для нормализации общей массовой доли белка до 4,25–4,4 %. Контрольным образцом являлся образец без КСБ с м.д. белка 3,2 (№ 1); опытными были образцы с м.д.б. 4,25 % (№ 2), с м.д.б. 4,3 % (№ 3), с м.д.б. 4,35 % (№ 4), с м.д.б. 4,4 % (№ 5). Массовая доля жира контрольного и опытных образцов составляла

2,5 %. Для заквашивания использовали закваску на ацидофильной палочке L. acidophilus . Микробиологические показатели исследуемых образцов № 1–5 соответствовали требованиям ТР ТС 033/2013 [ Ошибка! Источник ссылки не найден. ].

В табл. 1 представлены данные по титруемой кислотности, эффективной вязкости, влагоудерживающей способности, ОБЦ, а также балльная оценка консистенции молочно-белковой матрицы пробиотического кисломолочного продукта.

Проведение биотестирования показало, что увеличенное количество инфузорий и высокий показатель ОБЦ по сравнению с контрольным образцом № 1 наблюдался у образца № 2 – (112,0 ± 6,72) % и (109,8 ± 6,58) %, соответственно.

На следующем этапе исследования необходимо было определить дозу антиоксидантного компонента. Рекомендуемый уровень потребления ОРС составляет 250 мг/сут [19]. Согласно ГОСТ Р 52349-2005 физиологически функциональный пищевой ингредиент должен составлять в продукте от 10 до 50 % от суточной физиологической потребности в нем [20]. Таким образом, антиоксидантный компонент вносили в минимальном, среднем и максимальном количестве от суточной потребности проантоцианидинов (10; 30 и 50 %) на 100 г продукта.

Зависимость выбранных переменных определяется парными коэффициентами корреляции, показывающими тесноту связи при анализе данных. Чем ближе значение коэф-

Таблица 1

Структурно-механические и органолептические показатели, ОБЦ молочно-белковой матрицы

Показатели Образцы № 1 № 2 № 3 № 4 № 5 Эффективная вязкость (Вo*), Па·с 4,6 ± 0,25 12,6 ± 0,88 12,9 ± 0,71 13,3 ± 0,80 13,7 ± 0,85 Влагоудерживающая способность, W, % 28,7 ± 2,60 68,2 ± 4,8 71,7 ± 5,10 74,1 ± 4,44 76,0 ± 6,08 Консистенция, балл 4,0 4,5 5,0 5,0 5,0 Количество инфузорий в 5 квадратах счетной камеры 102,00 112,0 ± 6,72 100,5 ± 7,04 94,0 ± 5,73 81,0 ± 6,07 Титруемая кислотность, °Т 78,0 ± 3,00 82,0 ± 4,60 85,0 ± 5,18 91,0 ± 5,46 98,0 ± 5,40 ОБЦ, % 100,00 109,8 ± 6,58 98,0 ± 6,90 92,0 ± 5,61 79,4 ± 5,95 фициента к 1, тем сильнее линейная зависимость между переменными, т. е. при увеличении значения одной переменной значение другой также увеличивается.

По результатам комплексного исследования (влагоудерживающая способность, эффективная вязкость, титруемая кислотность, антирадикальная емкость, антиоксидантная активность, относительная биологическая ценность) влияния сухого экстракта виноградных косточек на пробиотический кисломолочный продукт была проведена математическая обработка данных и составлена полная матрица парных корреляций анализируемых параметров (табл. 2).

Анализ всей совокупности параметров показал удовлетворительную и тесную связь между ОБЦ, АОА, АРЕ и СЭКВ (рис. 1, 2).

Из полученных данных видно, что защитная эффективность исследованного антиоксидантного компонента уменьшалась в следующем порядке: антиоксидант в дозе, составляющей 50 % от суточной нормы потребления ОРС в 100 г продукта > антиоксидант в дозе, составляющей 30 % от суточной нормы потребления ОРС в 100 г продукта > антиоксидант в дозе, составляющей 10 % от суточной нормы потребления ОРС в 100 г продукта.

Полная матрица парных корреляций анализируемых параметров

Таблица 2

Переменные	ОБЦ	АОА	АРЕ	ТК	ЭВ	ВС	СЭКВ
ОБЦ	1,0000	0,9977	0,9957	0,9106	0,9125	0,9402	0,9858
АОА	0,9977	1,0000	0,9978	0,9119	0,9167	0,9437	0,9779
АРЕ	0,9957	0,9978	1,0000	0,8863	0,8915	0,9269	0,9804
ТК	0,9106	0,9119	0,8863	1,0000	0,9859	0,9779	0,8482
ЭВ	0,9125	0,9167	0,8915	0,9859	1,0000	0,9806	0,8566
ВС	0,9402	0,9437	0,9269	0,9779	0,9806	1,0000	0,8783
СЭКВ	0,9858	0,9779	0,9804	0,8482	0,8566	0,8783	1,0000

Примечание: ОБЦ – относительная биологическая ценность; АОА – антиоксидантная активность; АРЕ – антирадикальная активность; ТК – титруемая кислотность; ЭВ – эффективная вязкость; ВС – влагоудерживающая способность; СЭКВ – доза сухого экстракта виноградных косточек

Рис. 1. Влияние дозы сухого экстракта виноградных косточек (СЭКВ) и антиоксидантной активности на ОБЦ

Рис. 2. Влияние дозы сухого экстракта виноградных косточек (СЭКВ) и антирадикальной емкости на ОБЦ

Заключение

Обогащение пробиотического кисломолочного продукта антиоксидантным компонентом в дозе, составляющей 50 % от суточной нормы потребления ОРС в 100 г продукта, оказывало положительное влияние на по- казатель ОБЦ. В перспективе необходимо провести апробацию технологических параметров производства пробиотического кисломолочного продукта, повышающего адаптационный потенциал и антиоксидантную активность человеческого организма.