В ходе первого в своём роде эксперимента учёные доказали, что некапсулированные пробиотики могут выживать во фруктовых и овощных соках, сохраняя свежесть, вкус и полезные свойства от момента производства до употребления.
Исследование: Разработка новых пробиотических напитков на растительной основе: исследование жизнеспособности, физико-химической и сенсорной стабильности. Изображение предоставлено: Анинкой Бонгерс-Сазерленд/Shutterstock.com
Популярность пробиотиков резко возросла из-за их пользы для здоровья. В недавнем исследовании, опубликованном в Foods , изучалась стабильность пробиотических смесей на растительной основе и их привлекательность для потребителей.
Введение
Большинство коммерческих пробиотических напитков имеют молочную основу. С ростом популярности веганства, аллергии на молоко и непереносимости лактозы возросла потребность в немолочных «чистых» пробиотических напитках. Напитки на основе фруктов и овощей естественным образом богаты антиоксидантами и витаминами, которые укрепляют иммунитет, улучшают здоровье кишечника и повышают качество жизни.
Фруктовые соки считаются полезными, имеют приятный вкус и популярны в любом возрасте, что делает их идеальными источниками пробиотиков. Добавление пробиотиков, таких как Lactobacillus, в эти напитки позволяет получить немолочный функциональный продукт, который считается полезным. Основная сложность заключается в том, чтобы поддерживать жизнеспособность пробиотиков на уровне 10⁶ КОЕ/мл или выше в течение всего срока годности продукта.
Во фруктах много органических кислот, которые со временем могут привести к потере жизнеспособности пробиотических клеток при хранении в холодильнике. Этому способствуют высокое содержание сахара и соли, метаболическая активность, растворенный кислород и окислительно-восстановительные реакции во фруктовом соке.
Кроме того, органолептические и физические характеристики обогащённых соков (цвет, вкус, запах или прозрачность) могут ухудшаться в процессе хранения. Для решения этих проблем можно использовать следующие методы: выбор штаммов с повышенной кислотоустойчивостью, добавление пребиотических волокон или полифенолов, микрокапсулирование пробиотических клеток, распылительная сушка и сублимационная сушка.
Lactobacillus — широко используемый род пробиотических бактерий, стабильность которых зависит от штамма, а также от кислотности и содержания фенолов. Например, штамм L. casei DN-114001 сохраняется до 12 недель при температуре 4 °C, в то время как L. salivarius плохо сохраняется уже через две недели хранения. Аналогичным образом L. plantarum NCIMB 8826 был нестабилен в кислых средах, таких как клюквенный и гранатовый сок, но не в апельсиновом и ананасовом соках.
В рамках текущего исследования компания, занимающаяся переработкой фруктов и овощей, предоставила три 100%-ных фруктовых или овоще-фруктовых смеси: экстракт имбиря, состоящий в основном из яблок, смесь экстрактов тропических фруктов и смесь с добавлением авокадо. Смеси содержали имбирь, авокадо, яблоки, груши, ананасы, бананы, манго, маракуйю и шпинат.
В них были добавлены три коммерческих штамма Lactobacillus: L. reuteri, L. casei и L. plantarum в свободной форме, примерно по 107 КОЕ/мл. Их выживаемость, стабильность сока и органолептические свойства оценивались в течение основного и дополнительного сроков хранения.
Смеси фруктовых и овощных экстрактов пользуются популярностью у потребителей, поскольку они могут усиливать действие друг друга с точки зрения питательной ценности, антиоксидантных свойств и органолептических характеристик. В ходе текущего анализа изучалась жизнеспособность выбранного штамма в среде, аналогичной коммерческому растительному продукту.
Результаты исследования
В исследовании использовались три экстракта с сопоставимым содержанием сахара. В экстракте имбиря было больше всего углеводов из-за высокого содержания клетчатки. Как и ожидалось, в экстракте с авокадо было в шесть раз больше жиров и белков, чем в двух других.
Все экстракты были богаты фенольными соединениями, больше всего их было в экстракте авокадо, а также флавоноидами. В тропическом экстракте было больше всего и тех, и других. Таким образом, пробиотик в экстракте сохранялся. Количество жизнеспособных пробиотиков существенно не менялось в течение основного или дополнительного срока хранения, оставаясь выше 106 КОЕ/мл во всех протестированных комбинациях, независимо от штамма или матрицы.
В научной литературе отмечается, что экстракты на основе солода могут способствовать выживанию Lactobacillus plantarum при хранении в холодильнике благодаря высокому содержанию сахара по сравнению с экстрактами из пшеницы и ячменя. Это способствует синтезу АТФ, который является ключевым фактором жизнеспособности клеток при кислом pH. Хотя в этом исследовании солод не тестировался, в тестируемых экстрактах содержалось от 9 до 12 % общих углеводов, из которых от 9 до 10 % составляли простые сахара, способные поддерживать жизнеспособность.
Физическая и химическая стабильность
Уровень pH образцов, обогащённых пробиотиками, оставался стабильным в течение всего срока хранения, за исключением экстракта авокадо, уровень pH которого повышался до 21-го дня. Возможно, это связано с разрушением естественного витамина С или окислением ненасыщенных жирных кислот.
Рост бактерий, вызывающих порчу продуктов, повышает уровень pH. При кислой среде рост патогенных микроорганизмов замедляется. Таким образом, стабильность уровня pH также подтверждает эффективность обработки под высоким давлением для сохранения продуктов.
Однако после вскрытия упаковки (вторичный срок годности) уровень pH всех экстрактов снизился, вероятно, из-за потери стерильности и нарушения модифицированной газовой среды (МГС). Несмотря на хранение в холодильнике, за эти четыре дня в продукте размножились как аэробные, так и ацидофильные бактерии.
В этот период на pH влияет множество факторов. Титруемая кислотность (ТК) экстракта имбиря менялась в зависимости от времени хранения, экстракта тропических фруктов — в зависимости от сорта, а экстракта авокадо — в зависимости от времени и сорта. В течение первого срока хранения статистически значимое изменение ТК наблюдалось только у экстракта авокадо на седьмой день и у экстракта тропических фруктов на нулевой день.
Цвет
В то время как экстракт имбиря оставался хроматически стабильным в течение всего срока годности, другие экстракты со временем меняли цвет, что приводило к незначительным изменениям, характерным для конкретного сорта, которые нормализовались в основном к 14-му дню. В этом исследовании использовался коммерческий прибор E-Eye (система Iris Visual Analyzer 400, Alpha M.O.S. Тулуза, Франция), который фиксировал едва заметные, но существенные изменения, которые невозможно было заметить невооружённым глазом.
Это позволяет стандартизировать оценку цвета как показателя качества. Кроме того, это даст исследователям возможность разрабатывать более привлекательные для органов чувств составы.
Профиль летучих веществ
В совокупности эти экстракты содержали 165 летучих органических соединений (ЛОС). Их состав со временем значительно менялся в зависимости от штамма и экстракта, например, в экстракте имбиря увеличивалось количество терпеноидов. Эти изменения, вероятно, вызваны различными химическими реакциями, катализируемыми кислотой, действием микробных ферментов или вторичных метаболитов, вырабатываемых пробиотиками.
Приемлемость
Тесты на органолептическую привлекательность, проведённые через 33 дня после инокуляции, показали, что внешний вид, запах, вкус и послевкусие всех экстрактов оставались привлекательными после добавления пробиотиков. Средняя оценка дегустационной комиссии составила от 6,9 до 8,9 балла по 9-балльной гедонистической шкале, основанной на оценках 78 неподготовленных добровольцев. Это говорит о том, что обработка под высоким давлением с последующим хранением в холоде сохраняет органолептические свойства, в отличие от термической обработки.
После того как упаковка была открыта в течение суток, никаких изменений не произошло, за исключением одного образца экстракта авокадо. Со временем вкус улучшился, так как кислоты разрушились, и сладость стала более ощутимой.
Важно отметить, что между сортами в рамках одной и той же матрицы сока не наблюдалось существенной разницы в приемлемости.
Выводы
Фруктовые или овощные соки, обогащённые пробиотиками, могут стать «новым классом функциональных напитков, которые сочетают в себе полезные свойства пробиотиков и типичные питательные свойства фруктов и овощей». Такие соки сохраняют жизнеспособность пробиотиков, безопасны для употребления и обладают приятным вкусом.
Важно отметить, что никакие защитные технологии не использовались. В будущих исследованиях следует сравнить использование пробиотических клеток без ограничений с микрокапсулированием, которое продлевает срок хранения и позволяет контролировать доставку.
Ссылка на журнал:
- Кондурсо К., Мерлино М., Миллер А. и др. (2025). Разработка новых пробиотических напитков на растительной основе: исследование жизнеспособности, физико-химической и сенсорной стабильности. Продукты питания. Doi: https://doi.org/10.3390/foods14122148. https://www.mdpi.com/2304-8158/14/12/2148
Чтобы написать отзыв нужно авторизоватся