Перспективы применения пробиотических микроорганизмов при производстве ферментированных продуктов на гречневой основе

Актуальность. Сегмент рынка продуктов на основе сырья растительного происхождения продолжает набирать обороты. Сохранение здоровья, снижение нагрузки на окружающую среду являются самым большим стимулом для потребителей покупать продукты растительного происхождения. Около 1% населения в мире страдают диагностированным заболеванием — целиакией. Кроме того, около 13% мирового населения проявляют симптомы нецелиакийной чувствительности к глютену. Таким образом, производство безглютеновых продуктов питания, в том числе ферментированных, становится всё более актуальной задачей.

Методы. Отработаны технологические параметры получения гречневой дисперсии и оценены ее показатели качества. В рамках исследования был проведен анализ процесса кислотонакопления в процессе ферментации микроорганизмами Lactobacillus, Bifidobacterium, Propionibacterium и Streptococcus. Получены данные о динамике накопления биомассы микроорганизмов в процессе ферментации, изучено влияние выбранных заквасочных культур на антиоксидантные свойства ферментированных дисперсий в процессе хранения. Определено влияние подобранных штаммов на органолептические показатели, а также изучена зависимость вязкости ферментированных образцов от скорости сдига.

Результаты. Гречневая дисперсия является подходящей средой для производства ферментированных напитков. Продолжительность ферментации составила от 5 до 9 часов. Наиболее интенсивный процесс кислотонакопления отмечается при использовании S. thermophilus в течение 5 часов. Максимальный прирост биомассы отмечается при L. bulgaricus, L. acidophilus AT-41 и B. bifidum. Пробиотические микроорганизмы обеспечивают стабильные показатели антиоксидантной активности в процессе хранения. Наиболее вязким были образцы, ферментированные S. thermophilus, B. bifidum, P. shermanii KM-186 и L. bulgaricus. Наибольшее предпочтение было отдано образцам с L. acidophilus 57S, S. thermophilus и L. bulgaricus.

1. Smolnikova F. et al. Developing milk-fruit drinks for school nutrition. Journal of Natural Remedies. 2021; 21(9-1): 72–77. https://www.elibrary.ru/fwcshs

2. Gavrilova N. et al. Specialized Sports Nutrition Foods: Review. International Journal of Pharmaceutical Research. 2020; 12(2): 998–1003. https://doi.org/10.31838/IJPR/2020.12.02.0152

3. Суйчинов А.К. и др. Исследование пищевой ценности паштета из мяса птицы с добавлением белково-минеральной добавки. Всё о мясе. 2023; (4): 34–39. https://doi.org/10.21323/2071-2499-2023-4-34-39

4. Rexhepi F. et al. Chemical changes of pumpkin seed oils and the impact on lipid stability during thermal treatment: study by FTIR — spectroscopy. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2022; 11(6): e5839. https://doi.org/10.55251/jmbfs.5839

5. Зайцева Т.Н., Ребезов М.Б., Чудайкина А.В. Критерии идентификации безалкогольных напитков функциональной направленности. Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. Тезисы 80-й Международной научно-технической конференции. Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. 2022; 2: 70. https://www.elibrary.ru/jvhnlo

6. Решетник Е.И., Уточкина Е.А. Разработка технологии ферментированного молочно-растительного напитка с функциональными свойствами. Техника и технология пищевых производств. 2011; (2): 53–56. https://www.elibrary.ru/nygvhx

7. 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

8. Кенийз Н.В., Нестеренко А.А., Лысенко Ю.А., Ребезов М.Б. Апробация разработанной стартовой культуры на основе Lactobacillus salivarius и Lactobacillus curvatus для сырокопченых колбас из мяса птицы. Аграрная наука. 2022; (6): 112–116. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2022-360-6-112-116

9. 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; (4): 145–151. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-369-4-145-151

10. Sarkar T. et al. Quality Assessment of Tindora (Coccinia indica) Using Poincare Plot and Cartesian Quadrant Analysis. Food Analytical Methods. 2022; 15(9): 2357–2371. https://doi.org/10.1007/s12161-022-02287-2

11. Tretyak L. et al. General Standardization Trends and Prospects for Objective Evaluation of Organoleptic properties of Beer and Beer Beverages. Research Journal of Pharmacy and Technology. 2022; 15(3): 1323–1329. https://doi.org/10.52711/0974-360X.2022.00221

12. Aslam F. et al. Physicochemical properties of chemically interesterified vegetable oils. Journal of Microbiology, Biotechnology and Food Sciences. 2021; 10(5): e4291. https://doi.org/10.15414/jmbfs.4291

13. Duyssembaev S.T., Serikova A.T., Okuskhanova E.K., Rebezov M.B., Esimbekov Zh.S. Nutritive value of beef under the radioactive contamination. Экология. Радиация. Здоровье. Тезисы IX Международной научно-практической конференции. Семей: Государственный медицинский университет г. Семей. 2013; 15. https://www.elibrary.ru/zalvxt

14. Зайцева Т.Н., Ребезов М.Б., Беззубова Е.В. Управление качеством хлебобулочных изделий. Современные проблемы и перспективы развития науки, техники и образования. Материалы II Национальной научно-практической конференции. Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. 2022; 218–222. https://www.elibrary.ru/nskyeb

15. Чудайкина А.В., Зайцева Т.Н., Ребезов М.Б. Состояние и проблемы кондитерской промышленности. Качество продукции, технологий и образования. Материалы XVII Международной научно-практической конференции. Магнитогорск: Магнитогорский государственный технический университет им. Г.И. Носова. 2022; 71–76. https://www.elibrary.ru/xvxwgs

16. Hammes W.P., Tichaczek P.S. Das Potential der Milchsäurebakterien bei der Produktion von hygienisch sicheren und gesundheitsfördernden Lebensmitteln. Zeitschrift fur lebensmittel-untersuchung und-forschung. 1994; 198(3): 193–201. https://doi.org/10.1007/BF01192595

17. Liu S.-n., Han Y., Zhou Z.-j. Lactic acid bacteria in traditional fermented Chinese foods. Food Research International. 2011; 44(3): 643–651. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2010.12.034

18. Ross R.P., Morgan S., Hill C. Preservation and fermentation: past, present and future. International Journal of Food Microbiology. 2002; 79(1–2): 3–16. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(02)00174-5

19. Gaggia F., Di Gioia D., Baffoni L., Biavati B. The role of protective and probiotic cultures in food and feed and their impact in food safety. Trends in Food Science & Technology. 2011; 22(S1): S58–S66. https://doi.org/10.1016/j.tifs.2011.03.003

20. Adams M., Mitchell R. Fermentation and pathogen control: a risk assessment approach. International Journal of Food Microbiology. 2002; 79(1–2): 75–83. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(02)00181-2

21. Adams M.R., Nicolaides L. Review of the sensitivity of different foodborne pathogens to fermentation. Food Control. 1997; 8(5–6): 227–239. https://doi.org/10.1016/S0956-7135(97)00016-9

22. van Boekel M. et al. A review on the beneficial aspects of food processing. Molecular Nutrition & Food Research. 2010; 54(9): 1215–1247. https://doi.org/10.1002/mnfr.200900608

23. Vaughan A., Eijsink V.G.H., O’Sullivan T.F., O”Hanlon K., Van Sinderen D. An analysis of bacteriocins produced by lactic acid bacteria isolated from malted barley. Journal of Applied Microbiology. 2001; 91(1): 131–138. https://doi.org/10.1046/j.1365-2672.2001.01365.x

24. Urbonaviciene D., Viskelis P., Bartkiene E., Juodeikiene G., Vidmantiene D. The Use of Lactic Acid Bacteria in the Fermentation of Fruits and Vegetables — Technological and Functional Properties. Ekinci D. (ed.). Biotechnology. IntechOpen. 2015; 135–164. https://doi.org/10.5772/59938

25. Karovičová J., Drdák M., Greif G., Hybenová E. The choice of strains of Lactobacillus species for the lactic acid fermentation of vegetable juices. European Food Research and Technology. 1999; 210(1): 53–56. https://doi.org/10.1007/s002170050532

26. Cleveland J., Montville T.J., Nes I.F., Chikindas M.L. Bacteriocins: safe, natural antimicrobials for food preservation. International Journal of Food Microbiology. 2001; 71(1): 1–20. https://doi.org/10.1016/S0168-1605(01)00560-8

27. Singh B.P., Bhushan B., Vij S. Antioxidative, ACE inhibitory and antibacterial activities of soy milk fermented by indigenous strains of lactobacilli. Legume Science. 2020; 2(4): e54. https://doi.org/10.1002/leg3.54

28. Undhad T., Hati S., Makwana S. Significance of storage study on ACE inhibitory, antioxidative, antimicrobial activities, and biotransformation of isoflavones of functional fermented soy‐based beverage. Journal of Food Processing and Preservation. 2021; 45(1): e15062. https://doi.org/10.1111/jfpp.15062

29. Sultana S. et al. Impacts of nutritive and bioactive compounds on cancer development and therapy. Critical Reviews in Food Science and Nutrition. 2023; 63(28): 9187–9216. https://doi.org/10.1080/10408398.2022.2062699

30. Орлова Е.С., Аль-Сухайми С.А., Ребезов М.Б. Оценка антиоксидантной и антимикробной активности растительных биоактивных соединений в качестве натуральных консервантов. Аграрная наука. 2023; (8): 143–150. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-373-8-143-150

31. Зинина О.В., Николина А.Д., Хвостов Д.В., Ребезов М.Б., Завьялов С.Н., Ахмедзянов Р.В. Белковый гидролизат как источник биоактивных пептидов в пищевой продукции диабетического питания. Пищевые системы. 2023; 6(4): 440–448. https://doi.org/10.21323/2618-9771-2023-6-4-440-448

32. Tangyu M., Muller J., Bolten C.J., Wittmann C. Fermentation of plant-based milk alternatives for improved flavor and nutritional value. Applied Microbiology and Biotechnology. 2019; 103(23–24): 9263–9275. https://doi.org/10.1007/s00253-019-10175-9

33. Vasilean I., Aprodu I., Garnai M., Munteanu V., Patrașcu L. Preliminary Investigations into the Use of Amylases and Lactic Acid Bacteria to Obtain Fermented Vegetable Products. Foods. 2021; 10(7): 1530. https://doi.org/10.3390/foods10071530

34. Naprasert J., Suttisansanee U., Kemsawasd V. Single and mixed lactic acid bacteria culture fermentation in red bean milk for development of a functional beverage. Malaysian Applied Biology. 2019; 48(4): 139–145.

35. 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. https://www.elibrary.ru/pydnoh

36. Kulushtayeva B. et al. Gluten-free diet: positive and negative effect on human health. Indian Journal of Public Health Research and Development. 2019; 10(7): 906–909. https://www.elibrary.ru/uvjesf

37. Barbaro M.R., Cremon C., Stanghellini V., Barbara G. Recent advances in understanding non-celiac gluten sensitivity. F1000Research. 2018; 7: 1631. https://doi.org/10.12688/f1000research.15849.1

38. Жамел А., Искакова Г.К., Изембаева А.К., Байысбаева М.П. Обоснование использования гречневой и кукурузной муки в технологии безглютеновых макаронных изделий. Аграрная наука. 2023; (5): 93–97. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-370-5-93-97

39. Рустемова А.Ж., Ребезов М.Б. Применение зернобобовой смеси для хлебобулочных изделий. Аграрная наука. 2023; (8): 137–142. https://doi.org/10.32634/0869-8155-2023-373-8-137-142

40. Sofi S.A. et al. Nutritional and bioactive characteristics of buckwheat, and its potential for developing gluten‐free products: An updated overview. Food Science & Nutrition. 2023; 11(5): 2256–2276. https://doi.org/10.1002/fsn3.3166

41. Atambayeva Z. et al. A Risk and Hazard Analysis Model for the Production Process of a New Meat Product Blended With Germinated Green Buckwheat and Food Safety Awareness. Frontiers in Nutrition. 2022; 9: 902760. https://doi.org/10.3389/fnut.2022.902760

42. Rincon L., Botelho R.B.A., de Alencar E.R. Development of novel plant-based milk based on chickpea and coconut. LWT. 2020; 128: 109479. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2020.109479

43. Pineli L.D.L.D.O. et al. Low glycemic index and increased protein content in a novel quinoa milk. LWT — Food Science and Technology. 2015; 63(2): 1261–1267. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2015.03.094

44. Li F.-Y., Cui R.-J., Zheng L.-H., Li C.-H. Study on the Processing Technology of Pea Milk with Soya. Food Science. 2004; 25(8): 211–214 (на кит. яз.).

45. Liu Z.-S., Chang S.K.C. Nutritional profile and physicochemical propertie of commercial soymilk. Journal of Food Processing and Preservation. 2013; 37(5): 651–661. https://doi.org/10.1111/j.1745-4549.2012.00696.x

46. Lavrentev F.V. et al. Influence of pre‐treatment methods on quality indicators and mineral composition of plant milk from different sources of raw materials. Journal of the Science of Food and Agriculture. 2024; 104(2): 967–978. https://doi.org/10.1002/jsfa.12992

47. Shori A.B., Aljohani G.S., Al-zahrani A.J., Al-sulbi O.S., Baba A.S. Viability of probiotics and antioxidant activity of cashew milk-based yogurt fermented with selected strains of probiotic Lactobacillus spp. LWT. 2022; 153: 112482. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2021.112482

48. Stone H., Sidel J., Oliver S., Woolsey A., Singleton R.C. Sensory Evaluation by Quantitative Descriptive Analysis. Gacula Jr. M.C. (ed.). Descriptive Sensory Analysis in Practice. Food & Nutrition Press. 1997; 23–34. https://doi.org/10.1002/9780470385036.ch1c