Благовещенск, Амурская область, Россия
Благовещенск, Амурская область, Россия
В статье представлены результаты изучения влияния арабиногалактана на микробиологические показа-тели и хранимоспособность кисломолочного продукта. Изучены показатели изменения количества жизнеспо-собных клеток микроорганизмов в продукте в зависимости от дозы внесения арабиногалактана. Исследовано влияние дозы арабиногалактана на хранимоспособность кисломолочного продукта, на изменение его физико-химических, микробиологических и органолептических показателей.
Кисломолочный продукт, арабиногалактан, биологически активные добавки, пребиотическая способ-ность, антиоксидантная активность, хранимоспособность.
Введение
При производстве дигидрокверцетина из древесины лиственницы в качестве побочного продукта выделяется значительное количество биологически активных веществ. Одним из таких веществ является арабиногалактан.
Арабиногалактан – основная часть внутриклеточных полисахаридов древесины, выполняющая защитные функции и содержащая биологически активные питательные вещества. С середины прошлого века отечественные и зарубежные ученые занимаются изучением его строения и свойств [1].
Сообщается об отличии арабиногалактана от многих полисахаридов по физико-химическим свойствам, таким как низкая вязкость концентрированных водных растворов, высокая растворимость в воде, устойчивость к кислой среде, термическая и гидролитическая стабильность, хорошая диспергирующая способность [2]. Особый интерес в изучении свойств арабиногалактана вызывает его пребиотическая способность. Результаты исследований зарубежных и отечественных ученых показывают действие лиственничного арабиногалактана в качестве питательной среды для Lactobacilli и Bifidobacteria, так как он является ферментируемым волокном. Арабиногалактан служит пищей благоприятным симбионтным бактериям в толстом кишечнике, что в свою очередь способствует снижению роста болезнетворных бактерий [3].
Арабиногалактан – полисахарид с большим набором полезных свойств, но в литературе практически отсутствуют данные о его антиоксидантной активности, которая для природных веществ является одним из важных показателей, определяющих их биологическую ценность.
В научных источниках сообщается о выпуске пищевой добавки FiberAid, в состав которой входит арабиногалактан, и исследовании возможности ее внесения в рецептуру овсяных хлопьев «Геркулес». Результаты работы показали, что наличие пищевой добавки обеспечило не только хорошие реологические свойства, влажность, низкую калорийность, инкапсуляцию запаха, улучшенный вкус, но и увеличение срока хранения продукта [4].
Группой ученых Дальневосточного государственного университета и Иркутского института химии им. Фаворского изучалась антиоксидантная активность арабиногалактана электрохимическими методами. Проведено сравнительное определение антиоксидантной активности аскорбиновой кислоты и арабиногалактана методами кулонометрии, потенциометрии и вольтамперометрии. Установлено, что антиоксидантная активность арабиногалактана по сравнению с аскорбиновой кислотой на два порядка ниже [5].
Опубликованы результаты работ специалистов Иркутского института химии и государственного медицинского университета по изучению антиоксидантной активности арабиногалактана лиственницы сибирской при интоксикации фенилгидразином и этиленгликолем. Эксперимент показал, что арабиногалактан приводит к ослаблению стимулирующего действия химических токсикантов на процессы свободнорадикального окисления. Таким образом, установлено, что арабиногалактан лиственницы сибирской проявляет антиоксидантные свойства [6].
Целью настоящей работы являлось исследование влияния арабиногалактана, экстрагированного из лиственницы даурской, на микробиологические показатели и хранимоспособность кисломолочного продукта на молочно-растительной основе.
Материалы и методы
На разных этапах работы объектами исследования являлись: композиционная смесь (обезжиренное молоко и основа соевая пищевая) в соотношении 70:30; арабиногалактан, экстрагированный из лиственницы даурской, который согласно ТУ 9325-008-706-921-52-08 выпускается и реализуется под торговой маркой «Лавитол-арабиногалактан» на ЗАО «Аметис», г. Благовещенск Амурской области; композиционные смеси с различным содержанием арабиногалактана; комбинация культур прямого внесения YF-L811 и ВВ-12 (Streptococcus thermohilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и Bifidobacterium lactis) в соотношении 1:1; кисломолочный продукт, обогащенный арабиногалактаном и вкусовым наполнителем «Брусничный», после выработки и в процессе хранения.
В ходе проводимого эксперимента изучали влияние дозы арабиногалактана на изменение количества жизнеспособных клеток микроорганизмов, а также на хранимоспособность кисломолочного продукта, в частности, на изменение физико-химических, микробиологических и органолептических показателей.
При проведении исследований применялся комплекс общепринятых и стандартных методов, в том числе физико-химических, микробиологических, органолептических.
Титруемую кислотность определяли методом титрования по ГОСТ 3624-92. Органолептическую оценку готовых продуктов в процессе хранения проводили по ГОСТ 28283-89. Контролировали следующие показатели: цвет, запах и вкус, внешний вид и консистенцию.
Определение молочнокислых микроорганизмов проводили в соответствии с ГОСТ 10444.11-89. Количество бифидобактерий определяли в соответствии с МУК 4.2.999-00. Методика основана на способности бифидобактерий расти в питательных средах при температуре (38±1) ºС и образовывать через 24–72 часа колонии с типичными для бифидобактерий морфологическими характеристиками.
Результаты и их обсуждение
В эксперименте использовали пять образцов композиционной смеси (обезжиренное молоко и основа соевая пищевая в соотношении 70:30), обогащенных арабиногалактаном в количестве от 0,5 до 2,5 % от массы смеси с шагом 0,5 %. Контролем служил образец композиционной смеси без арабиногалактана. Варианты образцов представлены в табл. 1.
Таблица 1
Внесение дозы арабиногалактана
в композиционную смесь
|
Доза арабиногалактана в смеси, % |
Образец |
|
0,5 |
1 |
|
1,0 |
2 |
|
1,5 |
3 |
|
2,0 |
4 |
|
2,5 |
5 |
|
Композиционная смесь без внесения арабиногалактана |
Контроль |
Для ферментации смеси использовали композицию заквасочных культур YF-L811 и ВВ-12 (Streptococcus thermohilus, Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus и Bifidobacterium lactis) в соотношении 1:1. Ферментацию проводили при температуре (40±2) ºC в течение 6 часов.
Изучено влияние дозы арабиногалактана на количество жизнеспособных клеток микроорганизмов в полученном кисломолочном сгустке. Результаты представлены в табл. 2.
Таблица 2
Влияние дозы арабиногалактана
на количество жизнеспособных клеток микроорганизмов
|
Доза арабиногалактана, % |
Вид бактериальной культуры |
||
|
Streptococcus thermohilus |
Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus |
Bifidobacterium lactis |
|
|
0,5 |
8·107±2 |
6·107±1 |
6·107±3 |
|
1,0 |
4·108±2 |
8·107±3 |
2·108±1 |
|
1,5 |
3·109±1 |
4·108±2 |
6·108±2 |
|
2,0 |
5·109±3 |
6·108±2 |
8·108±2 |
|
2,5 |
7·109±1 |
7·108±2 |
9·108±1 |
|
Контроль |
3·107±3 |
5·106±1 |
2·107±3 |
Анализ данных табл. 2 показывает, что с внесением дозы арабиногалактана до 1,5 % наблюдается увеличение количества жизнеспособных клеток микроорганизмов в продукте по сравнению с контрольным образцом. Однако следует заметить, что внесение арабиногалактана 2,0 и 2,5 % не оказало значительного влияния на повышение количества жизнеспособных клеток микроорганизмов. Возможно, это связано с достаточным накоплением молочной кислоты и других продуктов обмена, а также большой плотностью бактериальной популяции микроорганизмов.
Полученные результаты исследований свидетельствуют, что арабиногалактан, экстрагированный из лиственницы даурской, обладает стимулирующим действием по отношению к бифидобактериям.
Изучали влияние дозы арабиногалактана на хранимоспособность кисломолочного продукта. При хранении расфасованных в пластиковые упаковки пяти образцов продуктов, содержащих различные дозы арабиногалактана, при температуре (4±2) ºС наблюдали в течение 10 суток изменение количества жизнеспособных клеток молочнокислых бактерий и бифидобактерий. Количество жизнеспособных клеток микроорганизмов определяли на 2, 4, 6, 8 и 10-е сутки хранения.
Результаты наблюдений показали, что в образцах с добавлением арабиногалактана в процессе хранения в течение 2, 4, 6, 8 и 10 суток количество жизнеспособных клеток бифидобактерий сохранялось на необходимом уровне (5·108, 3·108, 1·108, 7·107, 3·107 КОЕ/см3) и соответствовало микробиологическим требованиям на 8-е сутки хранения, чего нельзя сказать о контрольном образце, в котором на 6, 8 и 10-е сутки хранения количественный показатель содержания бифидобактерий составлял 1·106, 8·105, 2·105 КОЕ/см3.
В условиях рыночной экономики конкурентоспособность молочных продуктов определяется качеством и сроками потребительской годности, на протяжении которых продукт сохраняет биологическую ценность, сенсорные и физико-химические показатели и остается безопасным для здоровья потребителя.
Изменение качественных показателей кисломолочного продукта, обогащенного арабиногалактаном и вкусовым наполнителем «Брусничный», в процессе хранения исследовали в течение 12 суток. Продукт хранили при температуре (4±2) ºС. Исследовали изменение титруемой кислотности, микробиологических и органолептических показателей продукта на 2, 4, 6, 8, 10 и 12-е сутки хранения.
Органолептические показатели являются важной характеристикой кисломолочных продуктов, в конечном счете они в первую очередь формируют покупательский спрос. Изменение органолептических показателей кисломолочного продукта при хранении показано в табл. 3.
Таблица 3
Изменение органолептических показателей
кисломолочного продукта в процессе хранения
|
Сутки хранения |
Показатели |
||
|
Вкус и запах |
Консистенция |
Цвет |
|
|
2 |
Кисломолочный, обусловленный вкусом и ароматом вносимого наполнителя |
Однородная, в меру густая |
Равномерный, светло-розовый |
|
4 |
|||
|
6 |
|||
|
8 |
|||
|
10 |
Умеренно кислый, с привкусом внесенного наполнителя |
Неоднородная, незначительное отделение сыворотки |
Светло-розовый с серым оттенком |
|
12 |
Кислый, с легким привкусом горечи |
Неоднородная, большое количество отделившейся сыворотки |
Серый с розоватым оттенком |
По результатам исследования отмечено, что органолептические показатели кисломолочного продукта не изменялись в течение 8 суток хранения. На 10 и 12-е сутки произошло изменение вкуса, цвета и консистенции, в частности, отмечено отделение сыворотки, количество которой увеличивалось с продолжительностью хранения продукта. На 10-е сутки в продукте отмечен излишне кислый привкус, на 12-е сутки – слегка выраженный горький привкус, цвет продукта приобрел серый оттенок.
Кисломолочные продукты на конец срока годности должны содержать общее количество молочнокислых микроорганизмов не менее 107 КОЕ/см3. Пробиотические микроорганизмы не способны оказать положительного влияния на микрофлору кишечника, если их популяция не достигает определенного уровня – не менее 106 КОЕ/см3, т.е. клетки бифидобактерий должны оставаться живыми во время хранения продукта, чтобы обеспечить потребителю адекватное их количество.
Изменение количества молочнокислых бактерий и бифидобактерий в кисломолочном продукте в процессе его хранения представлено в табл. 4.
Таблица 4
Изменение количества жизнеспособных клеток
микроорганизмов в процессе хранения кисломолочного продукта, обогащенного арабиногалактаном и вкусовым наполнителем «Брусничный»
|
Сутки хранения |
Вид бактериальной культуры |
||
|
Streptococcus thermohilus |
Lactobacillus delbrueckii подвид bulgaricus |
Bifidobacterium lactis |
|
|
2 |
1·109 |
4·108 |
2·108 |
|
4 |
8·108 |
3·108 |
1·108 |
|
6 |
6·108 |
2·108 |
8·107 |
|
8 |
4·108 |
7·107 |
3·107 |
|
10 |
5·107 |
6·107 |
6·106 |
|
12 |
8·106 |
1·107 |
4·105 |
Результаты наблюдений показали, что в процессе хранения кисломолочных продуктов в течение 2, 4, 6 и 8 суток количество жизнеспособных клеток бифидобактерий сохранялось на уровне 2·108, 1·108, 8·107, 3·107. На 10 и 12-е сутки хранения количество жизнеспособных клеток бифидобактерий составило 6·106, 4·105.
Во всех образцах исследуемого продукта бактерии группы кишечной палочки (в 0,01 см3 продукта), патогенные микроорганизмы, в том числе сальмонеллы (в 25 см3 продукта) и S. aureus (в 1 см3 продукта), обнаружены не были за весь срок хранения. Содержание дрожжей и плесени (КОЕ/г) не превышало допустимые уровни, установленные Федеральным законом от 12 июня
Изменение титруемой кислотности кисломолочного продукта в процессе хранения представлено на рис. 1.
Анализ полученных данных позволяет сделать вывод, что с увеличением времени хранения повышается титруемая кислотность готового продукта. Установлено, что кислотность продукта на 2, 4, 6, 8, 10 и 12-е сутки хранения повысилась на 8,0; 14,0; 18,0; 22,6; 26,4 и 34,4 % соответственно по сравнению с кислотностью продукта в день его выработки.
Рис. 1. Изменение титруемой кислотности продукта в процессе хранения: 1 – с брусничным наполнителем; контроль – без вкусового наполнителя
Вывод
Исходя из результатов, полученных при хранении кисломолочного продукта, внесение арабиногалактана в качестве пребиотика в количестве 1,5 % от массы композиционной смеси позволяет улучшить микробиологические характеристики и придать пребиотические свойства продукту. Использование арабиногалактана интенсифицирует процесс ферментации и соответственно ведет к сокращению цикла производства. Возможно, это связано с увеличением содержания сухих веществ в смеси и стимулирующим влиянием вносимого полисахарида на микрофлору заквасочных культур.
На основании проведенного исследования подтверждена целесообразность использования арабиногалактана в качестве функционального ингредиента (пребиотика) при выработке кисломолочного продукта с целью совершенствования традиционной технологии, ускорения процесса ферментации, улучшения физико-химических, органолептических свойств и микробиологических показателей, увеличения стабильности при хранении.
По результатам комплексного анализа с учетом коэффициента резерва (для скоропортящихся продуктов – 1,5) установлен гарантированный срок годности кисломолочного продукта, обогащенного арабиногалактаном и вкусовым наполнителем «Брусничный», – 8 суток со дня выработки при температуре хранения (4±2) ºС.
1. Бабкин, В.А. Биологически активные вещества из древесины лиственницы / В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова, Ю.А. Малков и др. // Химия в интересах устойчивого развития. - 2001. - Т. 9. - № 3. - С. 363-367.
2. Медведева, Е.Н. Арабиногалактан лиственницы - свойства и перспективы использования (обзор) / Е.Н. Медведева, В.А. Бабкин, Л.А. Остроухова // Химия растительного сырья. - 2003. - № 1. - С. 27-37.
3. Grieshop, С.М. Oral administration of arabinogalaetan affects immune status and fecal microbial populations in dogs / С.М. Grieshop, E.A. Flickinger, G.C. Eahey // Journal of Nutrition. - 2002. - V. 132. - № 3. - P. 478-482.
4. Robinson, R.R. Effects of dietary arabinogalaetan on gastrointestinal and blood parameters in healthy human subjects / R.R. Robinson, J. Feirtag, J.L. Slavin // Journal of the American College of Nutrition. - 2001. - V. 20. - № 4. - P. 279-285.
5. Колзунова, Л.Г. Исследование антиоксидантной активности арабиногалактана электрохимическими методами / Л.Г. Колзунова, Р.Н. Золотарь, Е.С. Шайдурова // Аналитика Сибири и Дальнего Востока. - Томск: Изд-во ТПУ, 2008. - С. 132.
6. Медведева, С.А. Антиоксидантная активность арабиногалактана лиственницы сибирской при интоксикации фе-нилгидразином и этиленгликолем / С.А. Медведева, Л.О. Гуцол, Г.П. Александрова и др. // Новые достижения в химии и химические технологии растительного сырья. - Барнаул: Изд-во Алтайского университета, 2007. - С. 328-331.
