Республика Саха (Якутия), Россия
Цель исследования – изучение динамики аскорбиновой кислоты и антиоксидантной актив-ности при ферментации коровьего молока микробным консорциумом. Исследование динамики аскорбиновой кислоты проводили в течение сквашивания молока микробным консорциумом и антиоксидантной активности – при созревании полученного продукта. В качестве контрольных образцов использовали исходную комбинированную закваску (кефирная закваска + L. acidophilus + L. bulgaricus + L. helveticus в соотношении 1 : 0,5 : 0,5 : 0,5 соответственно). Для определения содержания витамина С использовали титриметрический метод, основанный на взаимодействии аскорбиновой кислоты с натрием 2,6-дихлорфенолиндофенолятом. Антиоксидантную активность образцов оценивали амперометрическим методом при помощи жидкостного хроматографа «Цвет Яруза-01-АА». Обезжиренное коровье молоко предварительно пастеризовали при 86 ± 2 °С с выдержкой 10 мин и охлаждали до температуры ферментации 30 ± 2 °С. В подготовленное молоко вносили 5 % закваски. В молоке, заквашиваемым микробным консорциумом, накопление аскорбиновой кислоты продолжалось в течение 24 ч культивирования. В контрольных образцах витаминсинтезирующая активность снижалась после 8 ч культивирования. Изучение антиоксидантной активности проводили при температуре 30 ± 2 °С в течение 3 сут созревания. В образце с микробным консорциумом наблюдалось повышение антиоксидантной активности в течение 72 ч на фоне ее снижения в контрольных образцах (кефирной закваске и комбинированной исходной закваске). Выраженная антиоксидантная активность, вероятно, связана с тем, что способ получения микробного консорциума вырабатывает механизмы поддержания равновесия между продукцией антиоксидантов и развитием окислительных процессов, не зависящих от изменения температуры культивирования.
антиоксидатная активность, аскорбиновая кислота, микробный консорциум, кефирная закваска
Введение. Воздействие на организм различных вредных факторов (физических, биологических и социальных стрессоров) может спровоцировать процесс произвольного радикального окисления. Свободные радикалы могут образовываться вследствие нормального обмена веществ [1]. Не интенсивные окислительные процессы с участием активных форм кислорода относят к процессам естественного метаболизма организма человека [2–4]. Активизация свободнорадикального окисления наблюдается при патологиях. Это связано с тем, что свободные радикалы при биохимическом взаимодействии с другими веществами повреждают их и превращают в свободные радикалы. Одним из способов прерывания реакционной цепи является взаимодействие свободных радикалов с веществами, способными отдавать им свободные электроны при этом сохранять свою стабильность. Скорость развития реакционной цепи будет зависеть от количества свободных и гибнущих радикалов [4, 5]. В условиях естественного метаболизма имеются механизмы, поддерживающие развитие окислительных процессов на постоянном уровне [5–7]. К ним относятся:
– ферменты супероксиддисмутаза и каталаза, вызывающих снижение количества активных форм кислорода, а также глутатионпероксидаза и глутатионредуктаза, утилизирующие продукты окисления (перекиси);
– эндо-антиоксиданты, присутствующие в организме человека (стероидные гормоны, карнозин, глутатион простагландин и т. д.;
– экзо-антиоксиданты, получаемые человеком с пищей (витамины, минеральные вещества, ненасыщенные жирные кислоты) [7, 8].
Кисломолочные продукты смешанного брожения известны своими лечебными свойствами, обусловленными уникальным составом молока и микрофлоры. Известно, что в молоке все питательные вещества содержатся в сбалансированной и легкоусвояемой форме. Помимо питательных веществ молоко содержит иммуномодулирующие белковые вещества (лактоферрин, ангиогенин, иммуноглобулины, лизоцим), полиненасыщенные жирные кислоты и витамины.
Пептиды, такие как лактоферрин и ангиогенин, вовлечены в систему естественного иммунитета, обладают каталитической активностью, способствующей стабильности клетки при воздействии свободных радикалов. Полиненасыщенные жирные кислоты, содержащиеся в молоке, являются естественными источниками противовоспалительных эйкозаноидов [9, 10].
Аскорбиновая кислота и ее производные способны прерывать реакционные цепи, отдавая электроны соответствующим акцепторам. Так, присутствие аскорбиновой кислоты в эритроцитах защищает гемоглобин от разрушающего действия окислителей [11].
Содержание аскорбиновой кислоты в кобыльем молоке составляет 8 мг/100 г [12], в коровьем молоке – 0,05–0,35 мг/100 г [13, 14]. При сквашивании кобыльего молока содержание витамина С увеличивается до 13,6 мг/100 г [9], что вполне позволяет отнести кумыс к антиоксидантному продукту.
Продукты жизнедеятельности многокомпонентного состава микрофлоры курунги и кумыса формируют лечебный коктейль, состоящий из витаминов, аминокислот, пептидов и бактериоционов, которые несомненно влияют на развитие окислительно-восстановительных процессов организма человека.
В последние годы возрос интерес к кисломолочным продуктам профилактического действия. Одним из путей удовлетворения потребительского спроса является создание способа производства кисломолочных продуктов, таких как курунга и кумыс, c гарантированными лечебными свойствами.
Курунга и кумыс – это родственные продукты, только для производства курунги используют коровье молоко. Ранее нами была разработана биотехнология микробного консорциума, идентичного по своему составу микрофлоре курунги и кумыса. Доказана стабильность его состава, высокая биохимическая активность, в т. ч. антибиотическая по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам [14, 15].
Цель исследования – изучение динамики аскорбиновой кислоты и антиоксидантной активности при ферментации коровьего молока микробным консорциумом.
Объекты и методы. Для исследования использовали молоко, ферментируемое микробным консорциумом (образец 1). Для получения микробного консорциума проводили культивирование комбинированной закваски, состоящей из кефирной закваски + L. Acidophilus + L. Bulgaricus + L. Helveticus в соотношении 1 : 0,5 : 0,5 : 0,5 соответственно в течение 72 ч при рН 3,5–4. В результате культивирования при критических для выживания микроорганизмов условиях активной кислотности среды формируется микробный консорциум, включающий: Lactobacillus plantarum, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus paraplantarum, Lactobacillus parabrevis, Lactobacillus brevis, Lactobacillus kefiri, Lactobacillus hilgardii, Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus casei, Lactobacillus pontis, Lactobacillus reuter, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus amylolyticus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus hamsteri, Lactobacillus cripatus, Lactobacillus helveticus, Torula, Saccharomyces cartiloginosus, Saccharomyces lactis и Асetobacter aceti.
В качестве контрольных образцов использовали пастеризованное коровье молоко, ферментируемое исходной комбинированной закваской: кефирная закваска + L. Acidophilus + L. Bulgaricus + L. Helveticus в в соотношении 1 : 0,5 : 0,5 : 0,5 соответственно (образец 2) и кефирной закваской (образец 3).
Содержание аскорбиновой кислоты определяли по ГОСТ 30627.2-98. Содержание антиоксидантов – амперометрическим методом при помощи жидкостного хромотографа «ЦветЯруза-01-АА».
Результаты и их обсуждение. Изучение витаминсинтезирующей активности проводили в процессе ферментации молока указанными выше образцами. Обезжиренное коровье молоко предварительно пастеризовали при 86 ± 2 °С с выдержкой 10 мин и охлаждали до температуры ферментации 30 ± 2 °С. В подготовленное молоко вносили 5 % закваски. Полученные данные представлены на рисунке 1.
Рис. 1. Динамика аскорбиновой кислоты в сквашиваемом молоке
Из рисунка 1 видно, что во всех образцах наблюдается активное накопление аскорбиновой кислоты в течение первых 8 ч ферментации молока. Так, содержание аскорбиновой кислоты в образце 1 увеличилось на 1,84 мг/100 г; в образце 2 – на 1,54 и образце 3 – на 1,04 мг/100 г.
Установлено, что дальнейшее культивирование контрольных образцов вызывало уменьшение скорости накопления аскорбиновой кислоты. Несколько иной характер изменения содержания аскорбиновой кислоты наблюдали в образце 1. В течение 24 ч культивирования содержание аскорбиновой кислоты увеличилось на 2,74 мг/100 г. в сравнении с исходным значением.
Сочетание биологической активности пробиотических культур с выраженной антиоксидантной активностью их метаболитов представляет большой интерес.
Изучение антиоксидантных свойств образцов проводили в течение 3 дней созревания при 14 ± 2 °С после 8-часовой ферментации молока при 30 ± 2 °С. Результаты исследования представлены на рисунке 2.
Рис. 2. Динамика антиоксидантной активности образцов в процессе созревания:
1 – молоко, заквашенное микробным консорциумом; 2 – молоко, заквашенное комбинированной закваской; 3 – молоко, заквашенное кефирной закваской
Из рисунка 2 видно, что образец 1 обладает наиболее выраженной антиоксидантной активностью 0,35 мг/г. В процессе созревания антиоксидантный потенциал в образце 1 увеличился на 0,025 мг/г. Антиоксидантная активность в образце 2 и образце 3 на третьи сутки созревания уменьшилась на 0,1 и 0, 2 мг/г соответственно.
По нашим данным, продукт, полученный заквашиванием молока микробный консорциумом, обладает выраженными антиокислительными свойствами в сравнении с контрольными образцами. В процессе созревания в нем продолжался рост антиоксидантной активности.
Заключение. Полученные результаты доказывает, что стрессовые условия получения микробного консорциума включает механизмы, повышающие витаминсинтезирующую активность формируемого симбиотического сообщества микроорганизмов и сдерживающие накопление свободных радикалов. Разработанный способ получения микробного консорциума позволяет создать биологически активную основу для производства курунги и кумыса.
1. Свободнорадикальные процессы и антиоксидантная система в реализации восстановительной функции сна / А.А. Нехороший [и др.] // Физиология человека. 2009. Т. 35, № 4. С. 71–75.
2. Free radicals and antioxidants in normal phy-siological functions and human disease / M. Valko [et al.] // Intern. J. Biochem. Cell. Biol. 2007. Vol. 39. P. 44–84.
3. Yin D., Chen K. The essential mechanisms of aging: irreparable damage accumulation of biochemical side-reactions // Exp. Gerontol. 2005. Vol. 40. P. 455–465.
4. Шанина Ю. Н., Шанин В. Ю., Зиновьев Е.В. Антиоксидантная терапия в клинической практике. СПб., 2003. 128 с.
5. Чанаева Е.А., Айзман Р.И., Герасев А.Д. Современные представления об антиоксидантной системе организма человека // Экология человека. 2013. № 7. С. 50–58.
6. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты / Е.Б. Меньшикова [и др.]. М.: Слово, 2006. 553 с.
7. Фархутдинов P.P. Свободнорадикальное окисление: мифы и реальность (избранные лекции) // Медицинский вестник Башкортостана. 2006. Т. 1, № 1. С. 146–152.
8. Weiss J.F., Landauer M.R. History and deve-lopment of radiation-protective agents // International journal of radiation biology. 2009; 85 (7): 539–573. DOI:https://doi.org/10.1080/09553000902985144.
9. Антиоксидантные и антибактериальные свойства кумыса / Г.Е. Миронова [и др.] // Вестник Северо-Восточного федерального университета им. М.К. Аммосова. Сер. «Медицинские науки». 2022. № 2 (27). С. 50–65.
10. Абишева Т.О., Аширова Ж.Б., Рамазанова А.А. Биологические и лечебные свойства кумыса // Мир современной науки. 2015. № 2 (30). С. 15–24.
11. Тимирханова Г.А., Абдуллина Г.М., Кулагина И.Г. Витамин C: классические представления и новые факты о механизмах биологического действия // Вятский медицинский вестник. 2007. № 4. С. 158–161.
12. Якунин А.В., Синявский Ю.А., Ибраимов И.С. Оценка пищевой ценности кобыльего молока и кисломолочных продуктов на его основе и возможности их использования в детском питании // Вопросы современной педиатрии. 2017. Т. 16, №. 3. С. 235–240.
13. Шидловская В.П., Юрова Е.А. Антиоксиданты молока их роль в оценке его качества // Молочная промышленность. 2010. № 2. С. 24–26.
14. Занданова Т.Н. Исследование пробиотических свойств бактериального концентрата // Хранение и переработка сельхозсырья. 2022. № 3.
15. Занданова Т.Н., Лосорова Ю.Е., Мырьянова Т.П. Исследование возможности получения ассоциативной закваски для курунги // Вестник КрасГАУ. 2020. № 9 (162). С. 185–192.
