Интенсификация процесса ферментации напитка на растительной основе комплексной закваской «Бифидо плюс»

Актуальность. Постоянное развитие концепции оптимального здорового питания способствует увеличению спроса на разработку и производство обогащенных и функциональных пищевых продуктов. В качестве пищевой системы для получения пробиотического продукта предлагается использовать напитки на растительной основе, которые являются источником целого ряда нутриентов. Так как растительная среда является нетипичной для развития молочнокислых бактерий, то изучение различных приемов для активизации молочнокислого брожения в такой среде является актуальным.

Цель данных исследований – оценка способов интенсификации процесса ферментации растительного напитка комплексной закваской «Бифидо плюс».

Методы. Методы исследования включают в себя оценку прироста биомассы микроорганизмов, накопления молочной кислоты и экзополисахаридов, изменения кислотности и вязкости пробиотического напитка.

Результаты. Была установлена возможность адаптации комплексной закваски «Бифидо плюс» в растительной среде, причем ультразвуковое воздействие и внесение инулина способствуют активизации процесса ферментации. В частности, внесение инулина сокращает лаг-фазу на 0,85 ± 0,05 часа, воздействие УЗ-обработки увеличивает ее на 2,1 ± 0,2 часа. При этом увеличение в последующем объемов накопления биомассы в образце пробиотического напитка, подвергнутого УЗ-воздействию, составило 60–313%, воздействию инулина – 28–44%. Введение инулина и воздействие ультразвука активизируют изменение титруемой кислотности в среднем на 3–15%, накопление молочной кислоты – на 38,7–68%, накопление экзополисахаридов – на 27,3–58,8% относительно контрольного образца. Таким образом, результаты исследований подтверждают возможность использования ультразвука и инулина в качестве способов активизации процесса ферментации растительной среды.

1. Tutelyan V.A., Sukhanov B.P., Kochetkova A.A., Sheveleva S.A., Smirnova E.A. Russian regulations on nutraceuticals, functional foods, and foods for special dietary uses. Bagchi D. (ed.). Nutraceutical and Functional Food Regulations in the United States and around the World. 3rd Ed. Academic Press. 2019; 399–416. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816467-9.00026-5

2. Jan T. et al. Diversity, distribution and role of probiotics for human health: Current research and future challenges. Biocatalysis and Agricultural Biotechnology. 2023; 53: 102889. https://doi.org/10.1016/j.bcab.2023.102889

3. Patra M. et al. A comprehensive review on functional beverages from cereal grains-characterization of nutraceutical potential, processing technologies and product types. Heliyon. 2023; 9(6): e16804. https://doi.org/10.1016/j.heliyon.2023.e16804

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

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

6. Srikaeo K. Biotechnological Tools in the Production of Functional Cereal-Based Beverages. Grumezescu A.M., Holban A.M. (eds.). Biotechnological Progress and Beverage Consumption. Volume 19: The Science of Beverages. Academic Press. 2020; 149–193. https://doi.org/10.1016/B978-0-12-816678-9.00005-9

7. 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.e15627

8. Sudesh, Maurya D.K., Jamdar S.N. Gamma-irradiation of inulin improves its biological functionality and feasibility as a functional ingredient in synbiotic food. Food Chemistry. 2023; 408: 135217. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2022.135217

9. Kheto A., Bist Y., Awana A., Kaur S., Kumar Y., Sehrawat R. Utilization of inulin as a functional ingredient in food: Processing, physicochemical characteristics, food applications, and future research directions. Food Chemistry Advances. 2023; 3: 100443. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100443

10. Songchao Zhou, Wenjuan Chen, Kai Fan. Recent advances in combined ultrasound and microwave treatment for improving food processing efficiency and quality: A review. Food Bioscience. 2024; 58: 103683. https://doi.org/10.1016/j.fbio.2024.103683

11. Ljubić A., Jurić A., Lisak Jakopović K. Utjecaj ultrazvuka visokog intenziteta na fermentaciju mlijeka bifidobakterijama. Mljekarstvo. 2015; 65(2): 71–80. https://doi.org/10.15567/mljekarstvo.2015.0201

12. Nguyen Thi My Phuc. High intensity ultrasound aided Milk Fermentation by Bifidobacteria. A thesis submitted for the degree of doctor of philosophy. Department of Chemistry, National University of Singapore. 2011; 191.

13. Ferrari M. et al. Efficient isolation of membrane-associated exopolysaccharides of four commercial bifidobacterial strains. Carbohydrate Polymers. 2022; 278: 118913. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2021.118913

14. Евстигнеев Э.И. Определение полисахаридов в растительном сырье и препаратах лигнина. Химия растительного сырья. 2016; (2): 5–11. https://doi.org/10.14258/jcprm.2016021179

15. Дурникин Д.А., Силантьева М.М., Ерещенко О.В. Стимуляция ультразвуком накопления биомассы молочнокислых и пропионовокислых бактерий при глубинном культивировании. Бiологiчний вiсник МДПУ імені Богдана Хмельницького. 2016; 6(2): 287–293. https://doi.org/10.15421/201659

16. Chen Z., Ni D., Zhang W., Stressler T., Mu W. Lactic acid bacteria-derived α-glucans: From enzymatic synthesis to miscellaneous applications. Biotechnology Advances. 2021; 47: 107708. https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2021.107708

17. Zhang J., Xiao Y., Wang H., Zhang H., Chen W., Lu W. Lactic acid bacteriaderived exopolysaccharide: Formation, immunomodulatory ability, health effects, and structure-function relationship. Microbiological Research. 2023; 274: 127432. https://doi.org/10.1016/j.micres.2023.127432

18. Amiri S., Mokarram R.R., Khiabani M.S., Bari M.R., Khaledabad M.A. Exopolysaccharides production by Lactobacillus acidophilus LA5 and Bifidobacterium animalis subsp. lactis BB12: Optimization of fermentation variables and characterization of structure and bioactivities. International Journal of Biological Macromolecules. 2019; 123: 752–765. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2018.11.084