Оценка эффективности и оптимизация процесса ферментации овсяного напитка молочнокислыми микроорганизмами

Актуальность. Разработка пробиотических продуктов на безлактозной основе в последнее время привлекает внимание многих ученых. Такие продукты особенно интересны для людей с индивидуальными особенностями организма, в частности непереносимостью химических компонентов молока, либо собственными пищевыми предпочтениями. В качестве пищевой системы для получения пробиотического продукта всё чаще используют напитки на растительной основе: овсяный, рисовый, соевый миндальный и другие. Растительные напитки являются источником целого ряда нутриентов, а процессы ферментации с использованием молочнокислых микроорганизмов могут позволить обогатить их такими функциональными ингредиентами, как пробиотики.

Цели исследования — оценка возможности ферментации овсяного напитка штаммами пробиотических молочнокислых микроорганизмов и поиск оптимальных режимов этого процесса.

Методы. Ферментацию напитка безалкогольного из растительного сырья «Молоко овсяное» проводили, используя закваску Danisco Choozit MA 11 25 DCU, включающую в себя Lactococcus lactis subsp. Lactis, Lactococcus lactis subsp. Сremoris. Эффективность процесса оценивали по накоплению биомассы, титруемой и активной кислотности, накоплению молочной кислоты, наиболее вероятному числу пробиотических микроорганизмов. Дополнительно оценили влияние функционального компонента — рутина — на активность изменения указанных показателей.

Результаты. Была установлена возможность адаптации молочнокислых бактерий в растительной среде овсяного напитка, внесение рутина способствовало активизации процесса ферментации. Прирост биомассы молочнокислых бактерий без внесения рутина составил 150%, а при внесении — 230%. Варьирование температурного фактора при ферментации напитка в течение 12–20 часов позволило установить оптимумы по накоплению молочной кислоты — 16 часов при температуре 34,7 °С. Количество пробиотических микроорганизмов в готовом напитке составило 3,8–5,2 × 107, что позволяет отнести напитки к функциональным продуктам с пробиотиками. Таким образом, результаты исследований подтверждают возможность использования растительного напитка на овсяной основе для ферментации молочнокислыми бактериями Lactococcus lactis subsp. Lactis, Lactococcus lactis subsp. сremoris. Исследование выполнено при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда (РНФ) в рамках проекта 23-26-10063.

1. Sethi S., Tyagi S.K., Anurag R.K. Plant-based milk alternatives an emerging segment of functional beverages: a review. J. Food Sci. Technol. 2016; 53(9): 3408–3423. https://doi.org/10.1007/s13197-016-2328-3

2. Yonghui Yu et al. Oat milk analogue versus traditional milk: Comprehensive evaluation of scientific evidence for processing techniques and health effects. Food Chem X. 2023; 19: 100859. https://doi.org/10.1016/j.fochx.2023.100859

3. Serikova A. et al. Development of technology of fermented milk drink with immune stimulating properties. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018; 9(4): 495–500. EDN: XRWRFR

4. Temerbayeva M. et al. Development of yoghurt from combination of goat and cow milk. Annual Research & Review in Biology. 2018; 23(6): 1–7. https://doi.org/10.9734/ARRB/2018/38800

5. Кобелев К.В., Харламова Л.Н., Лазарева И.В., Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю. Овес — перспективный материал для производства растительного молока. Пищевая промышленность. 2022; (7): 89–92. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.7.7.016

6. Синельникова М.Ю., Матвеева Д.Ю., Харламова Л.Н., Кобелев К.В. Влияние технологических режимов изготовления овсяного напитка на качество готового продукта. Пищевая промышленность. 2022; (12): 79–81. https://doi.org/10.52653/PPI.2022.12.12.016

7. Lehtinen P., Laakso S. Role of lipid reactions in quality of oat products. Agric. Food Sci. 2004; 13(1–2): 88–99. https://doi.org/10.2137/1239099041838085

8. Lyly M. et al. Influence of oat beta-glucan preparations on the preception of mouthfeel and on rheological properties in beverage prototypes. Cereal Chemistry. 2003; 80(5): 536–541. https://doi.org/10.1094/cchem.2003.80.5.536

9. Lehtinen P., Kiiliäinen K., Lehtomäki I., Laakso S. Effect of heat treatment on lipid stability in processed oats. Journal of Cereal Science. 2003; 37(2): 215–221. https://doi.org/10.1006/jcrs.2002.0496

10. Angelov A., Yaneva-Marinova T., Gotcheva V. Oats as a matrix of choice for developing fermented functional beverages, J. Food Sci. Technol. 2018; 55(7): 2351–2360. https://doi.org/10.1007/s13197-018-3186-y

11. Masia C., Jensen P.E., Buldo P. Effect of lactobacillus rhamnosus on physicochemical properties of fermented plant-based raw materials. Foods. 2021; 10(573): 1–31. https://doi.org/10.3390/foods10030573

12. Ahsan S. et al. Functional exploration of bioactive moieties of fermented and non-fermented soy milk with reference to nutritional attributesax. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2020; 10(1): 145–149. https://doi.org/10.15414/jmbfs.2020.10.1.145-149

13. Temerbayeva M. et al. Technology of sour milk product for elderly nutrition. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018; 9(1): 291–295. EDN: XNJGKT

14. Loponen J., Laine P., Sontag-Strohm T., Salovaara H. Behaviour of oat globulins in lactic acid fermentation of oat bran. Eur. Food Res. Technol. 2007; 225(1): 105–110. https://doi.org/10.1007/s00217-006-0387-9

15. Gavrilova N. et al. Biotechnology application in production of specialized dairy products using probiotic cultures immobilization. International Journal of Innovative Technology and Exploring Engineering. 2019; 8(6): 642–648. EDN: PYDNOH

16. Зербай Ұ.Р., Ауезова Н.С., Калемшарив Б. Өсімдік сығындысымен дайындалатын сүтқышқылды өнім алу мүмкіншілігі. М. Қозыбаев атындағы СКУ Хабаршысы. 2021; 1(50): 91–96. EDN: YXKLZY

17. Bocchi S. et al. The combined effect of fermentation of lactic acid bacteria and in vitro digestion on metabolomic and oligosaccharide profile of oat beverage. Food Research International. 2021; (142): 110216. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2021.110216

18. Kütt M.-L. et al. Starter culture growth dynamics and sensory properties of fermented oat drink. Heliyon. 2023; 9(5): e15627. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023

19. Sidra-Tul-Muntaha et al. Safety assessment of milk and indigenous milk products from different areas of Faisalabad. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2020; 9(6): 1197–1203. https://doi.org/10.15414/JMBFS.2020.9.6.1197-1203

20. Smolnikova F. et al. Developing milk-fruit drinks for school nutrition. Journal of Natural Remedies. 2021; 21(9–1): 72–77. EDN: FWCSHS

21. Кенийз Н.В., Варивода А.А., Ребезов М.Б. Разработка научно обоснованных подходов к проектированию специализированных пищевых продуктов для геродиетического питания. Аграрная наука. 2023; 377(12): 143–150. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-377-12-143-150

22. Варивода А.А., Кенийз Н.В., Ребезов М.Б. Разработка научно обоснованных подходов к проектированию пищевых продуктов направленного действия для геродиетического питания. Аграрная наука. 2023; 369(4): 145–151. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-369-4-145-151

23. Gobbetti M., De Angelis M., Corsetti A., Di Cagno R. Biochemistry and physiology of sourdough lactic acid bacteria. Trends in Food Science & Technology. 2005; 16(1–3): 57–69. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2004.02.013

24. Peyer L.C., Zannini E., Arendt E.K. Lactic acid bacteria as sensory biomodulators for fermented cereal-based beverages. Trends Food Sci. Technol. 2016; (54): 17–25. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2016.05.009

25. Messaoudi S. et al. Lactobacillus salivarius: Bacteriocin and probiotic activity. Food Microbiology. 2013; 36(2): 296–304. https://doi.org/10.1016/j.fm.2013.05.010

26. Luana N. et al. Manufacture and characterization of a yogurt-like beverage made with oat flakes fermented by selected lactic acid bacteria, Int. J. Food Microbiol. 2014; 185(18): 17–26. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2014.05.004

27. Russo P. et al. Lactobacillus plantarum strains for multifunctional oat-based foods. LWT-Food Science and Technology. 2016; (68): 288–294. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.12.040