Резюме

Въведение

Доказано е, че пробиотичните бактерии имат ефект върху подобряването на имунната система и за предотвратяване на чревни, вагинални и урогенитални инфекции, диария и гастрит, като инхибират ентеричните и хранителни микробни патогени (Walsh et al., 2010). Интересът на потребителите към функционални храни, съдържащи пробиотични бактерии и пребиотици, създаде огромен пазар и техният пазарен дял все още се разширява (Rathore et al., 2012; Walsh et al., 2010). Потребителското искане за храна с хранителни ползи също бързо се подобрява, което генерира производството на различни млечни продукти с добавена стойност (Shiby et al., 2013). Напоследък продажбите на готови за пиене (RTD) белтъчни напитки са увеличени чрез разпространението на супермаркетите.

производство

Стойността на протеините като основен източник на аминокиселини е добре документирана, но наскоро беше установено, че хранителните протеини изпълняват много други функции in vivo, посредством биологично активни пептиди. Такива пептиди са неактивни в последователността на родителския протеин и могат да бъдат освободени от храносмилателни ензими по време на стомашно-чревния транзит или чрез ферментация или узряване по време на обработката на храна (Korhonen, 2009). По-специално, млечните протеини се разглеждат като източник на енергия и на незаменими аминокиселини, които са необходими за растежа и поддържането на физиологичните функции (Unal и Akalm, 2012).

Суроватъчният протеин, страничен продукт, признат за ценна хранителна съставка с важни хранителни и функционални свойства, получава признание като функционална хранителна съставка. Търговските суроватъчни протеини се считат за GRAS (общопризнато като безопасно) вещество за приложения на хранителни продукти (Sinha et al., 2007). Предлага се голямо разнообразие от суроватъчни съставки за производство на кисело мляко и ферментирали напитки, включително сладка суроватка на прах (SWP), концентрат на суроватъчен протеин (WPC), суроватъчен протеин изолат (WPI) и специализирани WPC (Hugunin, 2008). Суроватъчните протеини притежават висока биологична стойност и превъзхождат другите протеини, като тези на яйцата, соята и казеините на млякото, главно поради високото си съдържание на разклонени незаменими аминокиселини (Pescuma et al., 2010; Shiby et al., 2013).

Млечните напитки на основата на суроватка представляват нововъзникващ сегмент от неконвенционални млечни продукти, които изискват сензорна, физическа и химическа характеристика за контрол на качеството и разработване на продукти (Almeida et al., 2009). Приемането от потребителите на тези здравословни напитки обаче зависи от разработването на хранителни напитки, които поддържат желания външен вид, текстура и вкусови характеристики по време на съхранение и консумация (Shiby et al., 2013). Разработени са многобройни състави на течни продукти на основата на суроватъчни протеини за подобряване на техните характеристики (Almeida et al., 2009; Athanasiadis et al., 2004; Djurić et al., 2004; Pescuma et al., 2010: Shiby et al., 2013). Съдържанието на протеини в продуктите в техните проучвания обаче е по-малко от 5%. Суроватъчните протеини, които не са модифицирани, за да имат по-висока топлинна стабилност, няма да бъдат стабилни като единствената съставка на нива над 3% протеин, т.е. те ще се желират или утаяват при висока топлинна обработка (Rittmanic, 2008). Типичното кисело мляко и гръцкото кисело мляко осигуряват средно съответно 3 и 6,7 g протеин/100 g порция. Съдържанието на протеини в търговските протеинови напитки или шейкове е предимно между 6 и 10%.

Целта на това проучване е да се формулира нова функционална ферментирала напитка от суроватка, съдържаща високо съдържание на протеин, чрез използване на суроватъчен протеин и млечнокисели бактерии, изолирани от традиционните корейски ферментирали храни. Потенциален проблем с културата обаче е използването на пробиотик от растителен произход в продукт на млечна основа, съдържащ високо съдържание на протеин; следователно този пробиотик би бил потенциално неподходящ за растеж на млечен продукт. Освен това времето за инкубация е силно свързано с производствения капацитет в завода. Намаляването на времето за ферментация може да увеличи производствения капацитет на растението и значително да намали производствените разходи (Hugunin, 2008). Търговски щам, Lactococcus lactis R704, е избран за използване на смеси с млечнокисели бактерии от растителен произход, изолирани от кимчи в предишно проучване, тъй като се използва широко за индустриалното производство на ферментирало мляко, сирене и кисело мляко (Khalid et al., 2011 ).

Следователно, това проучване е проведено (1) за оптимизиране на условията за разработване на ферментирала суроватъчна напитка с приемливи органолептични свойства, (2) за определяне на функционални свойства, като антиоксидантна активност и антимикробна активност, и (3) за оценка на срока на годност на продуктът.

Материали и методи

Щамове и материали

Щамът Lactobacillus plantarum DKL 121 се изолира от проби кимчи и се поддържа в запасите от глицерол при -20 ℃. Четири търговски щама: Lactobacillus helveticus (LH 166, Culture System Inc, САЩ), Lactobacillus plantarum (LP-5, Culture System Inc, САЩ), Streptococcus thermophiles (ST-Body 1, Christian Hansen, Дания) и Lactococcus lactis (L (lactis R704, Christian Hansen, Дания) са използвани в това проучване в зависимост от целта на употреба.

Концентратът на суроватъчен протеин (WPC 80) и обезмасленото мляко са закупени съответно от Sung Poon Co. (Корея) и Seoul milk (Корея). Таблица 1 показва състава на тези млечни съставки. Захарозата е получена от CJ Co. (Корея). Всички други използвани химикали и реагенти са с аналитичен клас и са закупени от Sigma-Aldrich (САЩ).

маса 1.

Концентрация (g/100 g прах)WPCSMP
Протеин8035
Дебел0,152
Лактоза6.51.0

Състояние на ферментация

Пробите се взимат на всеки 2 часа по време на 24 часа инкубация, за измерване на рН, титруема киселинност и брой жизнеспособни клетки. Наблюдаван е растеж на бактериите с изброената жизнеспособна колония в MRS агаровите плочи, инкубирани при 37 ° С за 48 часа.

Производство на ферментирала суроватъчна напитка

Приготвя се ферментирала суроватъчна напитка, като се използват 11% (w/v) WPC 80, 2% (w/v) обезмаслено мляко на прах и 10.3% захар. Всеки щам беше субкултивиран трикратно в MRS бульон при 37 ° С. Всички сухи съставки се разтварят в стерилна вода и се хомогенизират с хомоксиксер (IKA, Япония) при 10 000 rpm. След това тази смес се пастьоризира при 70 ° С в продължение на 30 минути, охлажда се до около 40 ° С, инокулира се култура със скорост 20 mL/L (10 8 CFU/mL) и ферментира при 37 ° С в продължение на 10 часа. Полученият FWB се разпределя в стерилни стъклени бутилки и се съхранява при 4, 10 и 15 ℃ за 28 дни. Броят на жизнеспособните клетки, рН и титруемата киселинност бяха измерени след 0, 7, 14, 21 и 28 d съхранение. FWB, съдържащи търговски щамове (LH 166 или ST-Body 1) също се приготвят, както по-горе, с изключение на времето на ферментация. Времето на ферментация на FWB с Lactobacillus helveticus LH 166 и това със ST-тяло бяха съответно 13 часа и 14,5 часа.

Анализ за протеолитична активност

Протеолитичната активност се оценява чрез метод на дифузия на агар. Приготвят се плочи с млечен агар, съдържащи 1,6% (тегл./Об.) Обезмаслено мляко и 1,5% (тегл./Об.) Агар. Триста µL от всеки щам с крайна концентрация 10 8 CFU/ml бяха инокулирани върху плаки. След инкубация при 37 ° С в продължение на 48 часа се наблюдава липса на инхибиторна зона. Всяка плоча беше изследвана за чисти зони.

Измерване на физичните свойства

Измерването на рН се провежда при стайна температура, като се използва цифров рН метър (Orion 3 звезда, Thermo Scientific, Корея). Титруемата киселинност, изразена като процент млечна киселина, се измерва чрез титруване на 9 ml от пробата с 0,1 N NaOH, докато веществото достигне до крайната точка на фенолфталеина. Вискозитетът се измерва с динамичен вискозиметър (RVDI, Brookfield, USA).

Измерване на химичен анализ

Съдържанието на органична киселина се определя с помощта на високоефективна течна хроматография (HPLC), състояща се от UV/видим детектор (Waters 410, Waters, USA). Пет мл проби се смесват с 5 мл 0,0085 N H2SO4 и се престояват при стайна температура в продължение на 2 часа. Тази смес се центрофугира при 4000 g в продължение на 10 минути и след това се филтрира със спринцов филтър (размер на порите 0,22 µm). Хроматографският анализ се провежда, като се използва колона хидросфера С 18 (4.6 mm × 150 mm, размер на частиците 5 цт, YMC, Япония). Използваната подвижна фаза е 0,0085 N H2SO4. Хроматографското разделяне на пробите (20 uL) се извършва при постоянен дебит от 0.6 mL/min. Концентрацията се изчислява, като се използва площта на пика, получена със стандартни органични киселини (оцетна киселина и млечна киселина).

Измерване на активността за отстраняване на радикали DPPH

Този метод се основава на редукция на свободния радикал DPPH (1,1-дифенил-2-пикрилхидрзил). Приготвя се 0.2 mM/L DPPH радикален разтвор в 99% етанол. 100 μL аликвотна част от всяка проба се добавя към 1 mL 0.2 mM DPPH разтвор, съдържащ 50 uL етанол. След внимателно смесване, разтворът се инкубира при 37 ° С в продължение на 30 минути. Абсорбцията се измерва при 515 nm, като се използва UV спектрофотометър (X-ma 1200, Human Co., Корея). Trolox се използва като референтен антиоксидант, в концентрация от 0,1 mg/ml. Дейностите за почистване на свободните радикали са изчислени като

[(1 - (образец O.D./празен O.D.)) × 100]

Измерване на железо-редуциращата антиоксидантна сила (FRAP)

Този метод се използва за измерване на редукционната мощност на пробите. FRAP реагентът се приготвя чрез смесване на 300 mM натриев ацетатен буфер (рН 3.6), 10 mM 2,4,6-трипиридил-s-триазин (TPTZ) и 20 mM FeCl3 в съотношение 10: 1: 1 (v/v/v). Един mL от всяка проба се смесва със 100 uL трихлороцетна киселина с вортексиране, след което се центрофугира в продължение на 10 минути при 9 300 g. Супернатантата (40 uL) се смесва с 1,2 ml FRAP реагент и 20 uL дестилирана вода; и след това тази смес се инкубира при 37 ° С в продължение на 5 минути. Абсорбцията се измерва при 593 nm с помощта на спектрофотометър, като се използва дейонизирана вода като заготовка. Trolox се използва като положителна контрола. Резултатите са изразени като микромоли на Fe (II), като се използва линейна калибрационна крива, получена с различни концентрации на FeSO4.

Анализ на антимикробната активност

Staphylococcus aureus и Salmonella enterica са използвани като тестови щамове за оценка на антимикробните ефекти на проби от FWB. Тези щамове бяха инкубирани в LB бульон в продължение на 18 часа при 37 ° С, след това 0,15 mL клетъчна култура бяха разпределени върху LB агар. Хартиеният диск (диаметър, 10 mm) беше напоен със 100 µL от всяка FWB проба. Напоените хартиени дискове бяха поставени на повърхността на всяка плоча. След инкубация при 37 ℃ в продължение на 18 часа при аеробни условия, всяка плоча беше изследвана за ясни зони на инхибиране около хартиения диск.