Перспективы применения пробиотических микроорганизмов при производстве ферментированных продуктов на соевой основе
https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-380-3-149-156
Аннотация
Актуальность. Осведомленность потребителей об экологической нагрузке, которую несет производство молока, продолжает расти. Потребители ищут альтернативы, которые были бы более экологоориентированными и обладали бы высокой питательной ценностью. Спрос на растительные продукты повышается по разным причинам, а именно у 65% мирового населения снижена способность переваривать лактозу и 6% населения страдают аллергией на молочный белок. Согласно статистическим данным, 49% женщин и 36,6% мужчин имеют симптомы желудочно-кишечных расстройств. Соевые бобы являются одними из наиболее широко выращиваемых и потребляемых бобовых культур во всем мире. Таким образом, разработка новых ферментированных продуктов на растительной основе является особенно актуальным вопросом.
Методы. В качестве объекта исследования были выбраны соевая дисперсия и микроорганизмы Lactobacillus, Bifidobacterium и Propionibacterium. Определены показатели качества полученной соевой дисперсии. Исследован процесс кислотонакопления в процессе ферментации пробиотическими микроорганизмами. Получены данные о накоплении биомассы бактерий в процессе ферментации и изучено влияние использования выбранных заквасочных микроорганизмов на изменение антиоксидантных свойств образцов ферментированных дисперсий в процессе хранения.
Результаты. Соевая дисперсия является хорошим субстратом для производства ферментированных напитков с использованием Lactobacillus, Bifidobacterium и Propionibacterium. Наиболее активно процесс кислотонакопления происходит при использовании L. bulgaricus и P. schermanii KM-186 в течение 6 ч. Все выбранные штаммы хорошо адаптируются в растительной среде, но наибольший прирост биомассы происходит при ферментации L. bulgaricus, B. longum B379M и B. bifidum. Молочнокислые и пропионовокислые бактерии обеспечивают достаточно высокие и стабильные показатели антиоксидантной активности как на 1-й, так и на 6-й и 12-й день хранения.
Ключевые слова
Об авторах
Н. В. ЯковченкоРоссия
Наталья Владимировна Яковченко, кандидат технических наук, доцент факультета биотехнологий, старший научный сотрудник
ул. Ломоносова, 9, Санкт-Петербург, 191002
М. А. Анцыперова
Россия
Мария Александровна Анцыперова, кандидат технических наук, заведующий лабораторией, младший научный сотрудник, преподаватель факультета биотехнологий
ул. Ломоносова, 9, Санкт-Петербург, 191002
Список литературы
1. Samanta S. et al. Dark chocolate: An overview of its biological activity, processing, and fortification approaches. Current Research in Food Science. 2022; (5): 1916–1943. https://doi.org/10.1016/j.crfs.2022.10.017
2. Рустемова А.Ж., Ребезов М.Б. Зернобобовая смесь как перспективный сырьевой источник в технологии хлебопечения. Аграрная наука. 2023; 371(6): 121–125. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-371-6-121-125
3. 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
4. Munir N. et al. Heavy metal contamination of natural foods is a serious health issue: A review. Sustainability. 2022; 14(1): 161. https://doi.org/10.3390/su14010161
5. Aziz E. et al. Rosemary species: a review of phytochemicals, bioactivities and industrial applications. South African Journal of Botany. 2022; (151): 3–18. https://doi.org/10.1016/j.sajb.2021.09.026
6. Gavrilova N. et al. Development of specialized food products for nutrition of sportsmen. Journal of Critical Reviews. 2020; 7(4): 233–236. https://doi.org/10.31838/jcr.07.04.43
7. Ohlhorst S.D. et al. Nutrition research to affect food and a healthy life span. The Journal of nutrition. 2013; 143(8): 1349–54. https://doi.org/10.3945/an.113.004176.
8. Klaenhammer T.R., Kullen M.J. Selection and design of probiotics. International journal of food microbiology. 1999; 50(1–2): 45–57. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(99)00076-8.
9. Kulushtayeva B. et al. Gluten-free diet: positive and negative effect on human health. Indian Journal of Public Health Research & Development. 2019, 10(7): 906–909. https://doi.org/10.5958/0976-5506.2019.01690.5
10. Vaskovsky A., Chvanova M., Rebezov M. Creation of digital twins of neural network technology of personalization of food products for diabetics. 4th Scientific School on Dynamics of Complex Networks and their Application in Intellectual Robotics (DCNAIR). 2020; 251–253. https://doi.org/10.1109/DCNAIR50402.2020.9216776.
11. Рождественская Л.Н., Романенко С.П., Чугунова О.В. Перспективы нутриентного профилирования для профилактики заболеваний и укрепления здоровья. Индустрия питания. 2023; 8(2): 63–72. https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-2-7.
12. Rebezov M. B. The creation of a new type of meat paste with radioprotective properties. Торайғыров университетінің хабаршысы. Химия-биологиялық сериясы. 2022; (1): 109–119. https://doi.org/10.48081/DAFG3241
13. Siro I., Kápolna E., Kápolna B., Lugasi A. Functional food. Product development, marketing and consumer acceptance — A review. Appetite. 2008; 51(3): 456–67. https://doi.org/10.1016/j.appet.2008.05.060
14. Темербаева М.В., Урюмцева Т.И., Кайниденов Н.Н., Ребезов М.Б. Ешкі сүті негізінде функционалдық тамақтануға арналған биойогурт технологиясын әзірлеу. Семей Қаласының Шәкәрім Атындағы Мемлекеттік Университетінің Хабаршысы. 2020; 3(91): 53–58.
15. Кожабек Л. Влияние факторов питания на здоровье. Фармация Казахстана. 2022; (3): 170–175. https://doi.org/10.53511/pharmkaz.2022.14.71.026
16. Идырышев Б.А., Нургазезова А.Н., Касымов С.К., Ребезов М.Б. Функционалды өнімдерді өндіруге арналған балқарағай дәнегі күнжарасының химиялық құрамын зерттеу. Семей Қаласының Шәкәрім Атындағы Мемлекеттік Университетінің Хабаршысы. 2020; 1(89): 80–82.
17. Rebezov M.B., Nikitin Ye.B., Temerbayeva M.V., Uryumtseva T.I. Current state and prospects of fortified food production in Russia and Kazakhstan. Инновациялық Еуразия университетінің хабаршысы. 2020; (4): 143–151. https://doi.org/10.37788/2020-4/143-151
18. Okuskhanova, E. et al. Development of Minced Meatball Composition for the Population from Unfavorable Ecological Regions. Annual Research & Review in Biology. 2017; 13(3): 1–9. https://doi.org/10.9734/ARRB/2017/33337
19. Зинина О., Павлова Я., Ребезов М., Чанов И., Николина А., Нурымхан Г. Разработка и исследование крекера, обогащенного пищевыми волокнами. Аграрная наука. 2022; (9): 173–179. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-362-9-173-179
20. Rebezov M., Temerbayeva M., Uryumtseva T. Results of mathematical analysis of experimental data fermentation of skimmed milk to produce a fermented milk product. Инновациялық Еуразия университетінің хабаршысы. 2022; 87(3): 65–71. https://doi.org/10.37788/2022-3/65-71
21. Varivoda A., Kenijz N., Rebezov M., Okuskhanova E. Development of dietary food with the use of soy protein. Research Journal of Pharmaceutical, Biological and Chemical Sciences. 2018; 9(4): 1005–1013.
22. Everard A., Cani P.D. Diabetes, obesity and gut microbiota. Best practice & research Clinical gastroenterology. 2013; 27(1): 73–83. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/j.bpg.2013.03.007.
23. Bien J., Palagani V., Bozko P. The intestinal microbiota dysbiosis and Clostridium difficile infection: is there a relationship with inflammatory bowel disease? Therapeutic advances in gastroenterology. 2013; 6(1): 53–68. https://doi.org/10.1177/1756283X12454590.
24. Zhu S. et al. The progress of gut microbiome research related to brain disorders. Journal of neuroinflammation. 2020; (17): 1–20. https://doi.org/10.1186/s12974-020-1705-z.
25. Vanga S.K., Raghavan V. How well do plant based alternatives fare nutritionally compared to cow’s milk? Journal of food science and technology. 2018; 55(1): 10–20. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2915-y
26. Verni M., Demarinis C., Rizzello C.G., Baruzzi F. Design and characterization of a novel fermented beverage from lentil grains. Foods. 2020; 9(7): 893. https://doi.org/10.3390/foods9070893
27. Proserpio C. et al. Winemaking byproducts as source of antioxidant components: Consumers’ acceptance and expectations of phenol-enriched plant-based food. Antioxidants. 2020; 9(8): 661. https://doi.org/10.3390/antiox9080661
28. Rebezov M. et al. Nutritional and Technical Aspect of Tiger Nut and Its Micro-constituents: An Overview. Food Reviews International. 2023, 39(6): 3262–3282. https://doi.org/10.1080/87559129.2021.2011910
29. Третьяк Л., Ребезов М., Гебель В., Мифтахутдинов А. Анализ потребительских предпочтений и оценка свойств органической пищевой продукции. АПК России. 2022; 29(2): 262–270. https://doi.org/10.55934/2587-8824-2022-29-2-262-270
30. 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
31. 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
32. Bhat Z.F., Fayaz H. Prospectus of cultured meat—advancing meat alternatives. Journal of food science and technology. 2011; 48: 125–40. https://doi.org/10.1007/s13197-010-0198-7
33. Sethi S., Tyagi S.K., Anurag R.K. Plant-based milk alternatives an emerging segment of functional beverages: a review. Journal of food science and technology. 2016; 53: 3408–23. https://doi.org/10.1007/s13197-016-2328-3
34. Palacios O.M., Badran J., Spence L., Drake M.A., Reisner M., Moskowitz H.R. Measuring acceptance of milk and milk substitutes among younger and older children. Journal of food science. 2010; 75(9): S522–6. https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2010.01839.x
35. Schyver T., Smith C. Reported attitudes and beliefs toward soy food consumption of soy consumers versus nonconsumers in natural foods or mainstream grocery stores. Journal of Nutrition Education and Behavior. 2005; 37(6): 292–9. https://doi.org/10.1016/S1499-4046(06)60159-0
36. Kundu P., Dhankhar J., Sharma A. Development of Non Dairy Milk Alternative Using Soymilk and Almond Milk. Current Research in Nutrition and Food Science Journal. 2018;6(1): 203–210. https://doi.org/10.12944/CRNFSJ.6.1.23
37. Nile S. et al. Soybean Processing Wastes: Novel Insights on Their Production, Extraction of Isoflavones, and Their Therapeutic Properties. Journal of Agricultural and Food Chemistry. 2022; 70(23): 6849–6863. https://doi.org/10.1021/acs.jafc.1c04927
38. Ahsan S. et al. Technofunctional quality assessment of soymilk fermented with Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei. Biotechnology and Applied Biochemistry. 2022; 69(1): 172–182. https://doi.org/10.1002/bab.2094
39. Jayachandran M., Xu B. An insight into the health benefits of fermented soy products. Food Chem. 2019; (271): 362–371. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.07.158.
40. Nogueira-de-Almeida C.A., Ferraz I.S., Ued F.D., Almeida A.C., Ciampo L.A. Impact of soy consumption on human health: integrative review. Brazilian Journal of Food Technology. 2020; 23. https://doi.org/10.1590/1981-6723.12919
41. Rasika D. et al. Plant-based milk substitutes as emerging probiotic carriers. Current Opinion in Food Science. 2021; (38): 8–20. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2020.10.025.
42. Tangyu M., Muller J., Bolten C.J., Wittmann C. Fermentation of plant-based milk alternatives for improved flavour and nutritional value. Appl Microbiol Biotechnol. 2019; (103): 9263–9275. doi: 10.1007/s00253-019-10175-9.
43. Nasrabadi M.N., Doost A.S., Mezzenga R. Modification approaches of plant-based proteins to improve their techno-functionality and use in food products. Food Hydrocolloids. 2021; (118): 106789. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2021.106789
44. Yigit A.A. Animal and plant-based milk and their antioxidant properties. Veterinary Journal of Mehmet Akif Ersoy University. 2020; 4(2): 113–22. https://doi.org/10.24880/maeuvfd.549028
45. Ketnawa S., Ogawa Y. Evaluation of protein digestibility of fermented soybeans and changes in biochemical characteristics of digested fractions. Journal of Functional Foods. 2019; (52): 640–7. https://doi.org/10.1016/j.jff.2018.11.046
46. Sindhu S.C., Khetarpaul N. Probiotic fermentation of indigenous food mixture: Effect on antinutrients and digestibility of starch and protein. J. Food Compost. Anal. 2001; (14): 601–609. https://doi.org/10.1006/jfca.2001.1022.
47. Shi L., Mu K., Arntfield S.D., Nickerson M.T. Changes in levels of enzyme inhibitors during soaking and cooking for pulses available in Canada. Journal of food science and technology. 2017; (54): 1014–22. https://doi.org/10.1007/s13197-017-2519-6
48. Lima, K. et al. Evaluation of culture media for enumeration of Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus casei and Bifidobacterium animalis in the presence of Lactobacillus delbrueckii subsp bulgaricus and Streptococcus thermophilus. Lwt — Food Science and Technology. 2009; (42): 491–495. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2008.08.011
49. Marcoux V. et al. Production of Propionibacterium freudenreichii subsp. shermanii in whey-based media. Journal of Fermentation and Bioengineering. 1992; (74): 95–99. https://doi.org/10.1016/0922-338X(92)80008-7
50. Zahrani A.J., Shori A.B. Viability of probiotics and antioxidant activity of soy and almond milk fermented with selected strains of probiotic Lactobacillus spp. LWT. 2023; (176): 114531. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2023.114531
51. Fernandez-Garcia E., McGregor J.U. Determination of organic acids during the fermentation and cold storage of yogurt. Journal of Dairy Science. 1994;77(10): 2934–9. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(94)77234-9
52. Le Lay C. et al. Identification and quantification of antifungal compounds produced by lactic acid bacteria and propionibacteria. International Journal of Food Microbiology. 2016; (239): 79–85. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2016.06.020
53. BeMiller J.N. Carbohydrate Analysis. In: Nielsen, S.S. (eds) Food Analysis. Food Science Text Series. Springer, Cham. 2017. https://doi.org/10.1007/978-3-319-45776-5_19
54. Rodríguez-Roque M.J., Rojas-Graü M.A., Elez-Martínez P., Martín-Belloso O. Soymilk phenolic compounds, isoflavones and antioxidant activity as affected by in vitro gastrointestinal digestion. Food Chemistry. 2013; 136(1): 206–12. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2012.07.115
55. Mital B.K., Steinkraus K.H., Naylor H.B. Growth of lactic acid bacteria in soymilks. J Food Sci. 1974. (39): 1018–1022. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.1974.tb07300.x
56. Mital B.K., Steinkraus K.H. Fermentation of soy milk by lactic acid bacteria. J Food Prot. 1979; (5): 848–902 https://doi.org/10.4315/0362-028X-42.11.895
57. Shihata A., Shah N.P. Proteolytic profiles of yogurt and probiotic bacteria. Int Dairy. 2000; (10): 401–408 https://doi.org/10.1016/S0958-6946(00)00072-8
58. Kumari M. et al. Characterization of probiotic lactobacilli and development of fermented soymilk with improved technological properties. Lebensmittel-Wissenschaft & Technologie. 2022; (154): 112827. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112827
59. Tarnaud F. et al. Differential Adaptation of Propionibacterium freudenreichii CIRM-BIA129 to Cow’s Milk Versus Soymilk Environments Modulates Its Stress Tolerance and Proteome. Frontiers in Microbiology. 2020; (11): 549027. https://doi.org/10.3389/fmicb.2020.549027
60. Pyo Y.H., Lee T.C., Lee Y.C. Effect of lactic acid fermentation on enrichment of antioxidant properties and bioactive isoflavones in soybean. J. Food Sci. 2005; (70): S215–S220. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2005.tb07160.x
Рецензия
Для цитирования:
Яковченко Н.В., Анцыперова М.А. Перспективы применения пробиотических микроорганизмов при производстве ферментированных продуктов на соевой основе. Аграрная наука. 2024;(3):149-156. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-380-3-149-156
For citation:
Iakovchenko N.V., Antsyperova M.A. Perspective of probiotic bacteria in the production of soy-based fermented products. Agrarian science. 2024;(3):149-156. (In Russ.) https://doi.org/10.32634/0869-8155-2024-380-3-149-156