CC BY
123
ВестникВГУИТ/Proceedings of VSUET, Т. 79, № 4, 2017-
Оригинальная статья/Original article_
УДК 664.665 + 637.146.344
DOI: http://doi.org/10.20914/2310-1202-2017-4-143-151
Антиоксидантные свойства функциональных пищевых ингредиентов, используемых при производстве хлебобулочных и молочных продуктов, их влияние на качество и сохраняемость _продукции_
Ирина Ю. Потороко 1 [email protected] Анастасия В. Паймулина 1 [email protected] Дарья Г. Ускова 1 [email protected] Ирина В. Калинина 1 [email protected] Наталия В. Попова 1 _СонавайнШириш_2_
1 Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россия
2 Национальный технологический институт, Штат Телангана, г. Варангал, 506004, Индия
Реферат. Статья посвящена изучению антиоксидантной активности (АОА) пищевых ингредиентов (ПИ), содержащих фукоидан, используемых в качестве обогатителей хлебобулочных и молочных продуктов, и оценке их влияния на качество и сохраняемость изделий. Применение ПИ, обладающих АОА, в производстве продуктов питания позволит обеспечить их функциональность с точки зрения повышения устойчивости организма к неинфекционным заболеваниям. Объектами исследований являлся фукоидан различной чистоты от разных производителей, а также опытные образцы хлеба пшеничного и йогуртовых продуктов на основе восстановленного сухого молока. Оценка АОА ПИ на основе фукоидана показала, что суммарная концентрация антиоксидантов изменяется в значительном диапазоне от (43,32 ± 0,2) до (69,17 ± 0,2) мг аскорбиновой кислоты на 100 г. Также был определен эффект от внесения ПИ на органолептические и физико-химические показатели качества хлеба и йогуртового продукта в хранении. Использование ПИ в технологии хлеба способствует пролонгированию сроков его хранения. При этом отклонение значения показателя влажность снижается на 1,3%, пористость - на 1,4%. Кроме этого была изучена термостабильность фукоидана после выпечки хлеба. Остаточное содержание его составило 0,196 ± 0,0015 мг/г при внесении 0,2 г. Изучение влияния ПИ с фукоиданом на торможение процессов плесневения хлеба подтвердило сильные бактерицидные свойства фукоиданов, обусловленные высокой АОА. При хранении йогурта в течение 120 часов наблюдалось снижение активности наращивания тируемой кислотности, что возможно, обусловлено действием ПИ.
Ключевые слова: антиоксидантная активность, кулонометрическое титрование, фукоидан, специализированные продукты питания,
хлебобулочные^зделия^леб^огуртовый™ The antioxidant properties of functional food ingredients used in the production of bakery and dairy products, their impact on quality and _storageability of the product_
Irina Yu. Potoroko Anastasiya V. Paimulina Daria G. Uskova Irina V. Kalinina Nataliya V. Popova Shirish Sonawane
[email protected] aaaminaaa@mail .ru [email protected] [email protected]
1 South Ural State University, Lenina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia
2 National Institute of Technology, Telangana State, Warangal, 506004, India
Summary .The article is devoted to the study of antioxidant activity (AOA) food ingredients (FI) containing fucoidan used as dressers bakery and dairy products, and evaluate their impact on the quality and persistence of the products. The use of FI possessing AOA in food production will ensure their functionality from the point of view of increasing the resistance of the body to noninfectious diseases. Objects of research were fucoidan from different manufacturers, as well as experimental samples of bread wheat and yoghurt-based products restored dry milk. Evaluation of antioxidant activity of FI based on fucoidan showed that the total concentration of antioxidants varies in significant range from (43,32 ± 0,2) to (69,17 ± 0,2) mg of ascorbic acid per 100 g was Also determined the effect of any FI on the organoleptic and physico-chemical quality parameters of bread and yogurt product in storage. The use of FI in the technology of bread contributes to the prolongation of periods of storage. Thus the deviation values increased humidity decreases by 1.3%, porosity - by 1.4%. In addition, we studied the temperature stability of fucoidan after baking bread. The residual content of his made up 0,196 ± 0.0015 mg/g when introducing 0.2 g. study of the effect of FI with fucoidan on the inhibition of the processes of molding bread confirmed the strong bactericidal properties of fucoidans, due to the high AOA. During storage of yoghurt for 120 hours was observed decrease in the activity of capacity operated of acidity that may be due to the action of FI. Keywords:antioxidant activity, coulometric titration, fucoidan, specialized food products, bakery, bread, yogurt drink, adaptogens, food ingredients
2
Для цитирования Потороко И.Ю., Паймулина А.В., Ускова Д.Г., Калинина И.В., Попова Н.В., Шириш Сонавейн Антиоксидантные свойства функциональных пищевых ингредиентов, используемых при производстве хлебобулочных и молочных продуктов, их влияние на качество и сохраняемость продукции //Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. № 4. С. 143-151. ао! :10.20914/2310-1202-2017-4-143-151
For citation
Potoroko I.Ju., Pajmulina A.V., Uskova D.G., Kalinina I.V., Popova N.V., Shirish Sonavejn The antioxidant properties of functional food ingredients used in the production of bakery and dairy products, their impact on quality and storageability of the product. Vestnik VGUIT [Proceedings of VSUET]. 2017. vol. 79. no. 4. pp. 143-151. (in Russian). doi:10.20914/2310-1202-2017-4-143-151
Введение
Вопросы антиоксидантной активности (АОА) пищевых ингредиентов (ПИ), их количество и качество в продуктах питания в настоящее время приобретают новый этап интереса производителей. Раскрытие механизмов антиоксидантного действия на клеточные системы позволяет регулировать общий антиоксидантный статус организма человека, минимизировать негативное действие свободных радикалов. Доказано, что триггерным фактором развития неинфекционных заболеваний (НИЗ) человека является оксидативный стресс (Европейское региональное бюро ВОЗ, Копенгаген, 2012), сопровождающийся повреждением белков, липидов и ДНК. Разработанный Всемирной Организацией Здравоохранения (ВОЗ) документ «Глобальный план действий по профилактике неинфекционных заболеваний и борьбе с ними на 2013-2020 гг.», указывает, что одним из рычагов в решении проблемы является рационализация питания, направленная на повышение устойчивости организма человека к действию стрессоров [2].
Среди свойств биологически активных ПИ выделенных из растений особое место отводится изучению АОА их экстрактов, так как предполагается, что высокая АОА вносит существенный вклад в их функциональные свойства. Антиоксиданты блокируют процесс окисления путем нейтрализации свободных радикалов, но при этом сами начинают подвергаться процессам окисления, а значит, существует необходимость восполнения окислительных ресурсов организма. В связи с чем, применение пищевых ингредиентов, обладающих антиоксидантными свойствами, в производстве хлебобулочных и молочных продуктов позволит обеспечить их функциональность с точки зрения повышения устойчивости организма к НИЗ. На наш взгляд, особый интерес представляет изучение возможности участия растворимых углеводов в нейтрализации оксидативного стресса в качестве низкомолекулярных перехватчиков активных форм кислорода (АФК).
Выбор фукоидана в качестве функционального пищевого ингредиента обусловлен комплексностью его свойств и значительной доказательной базой в части исследований в этом направлении. Фукоиданы - это сульфатиро-ванные полисахариды, привлекающие внимание ученых из-за их антираковых, антитромбических, антикоагулянтных и антивирусных свойств. Установлено, что фукоиданы предохраняют растения, произрастающие на литорали, от высыхания и обеспечивают стабильность клеточных стенок. Благодаря своим антиоксидантным свойствам фукоиданы могут защищать растения в естественных условиях от стресса, вызванного флуктуациями температуры, света, солености воды и других факторов. Сульфатированные полисахариды являются пищевыми волокнами, поэтому их можно применять практически без ограничений, не вызывая заметных нежелательных реакций [7, 8, 14].
Непременным и часто главным компонентом молекул фукоидана служат остатки сульфатированной а-Ь-фукозы. В их составе обнаружены и другие моносахариды: галактоза, манноза, ксилоза, уроновые кислоты, а также ацетильные группы. Родственные биополимеры обнаружены в некоторых морских беспозвоночных (морских ежах и голотуриях), принадлежащих к типу иглокожих. Полисахариды животного происхождения содержат только фукозу и сульфатные группы, и, соответственно, представляют собой сульфатирован-ные а-Ь-фуканы, построенные из повторяющихся тетрасахаридных блоков. В наземных организмах полисахариды, подобные фукоида-нам, до сих пор не обнаружены [12, 13, 16]. Структурные характеристики и количество сульфатов (таблица 1 ) некоторых фукоиданов, выделенных из разных видов бурых водорослей, значительно различаются и, следовательно, могут обладать разной функциональностью.
Таблица 1.
Структурные характеристики некоторых фукоиданов бурых водорослей
Table 1.
Structural characteristics of some fucoidans of brown algae
Бурая водоросль Kelp Моносахаридный состав / Monosaccharide composition Fuc: Glc: Gal: Man: Xyl: Ram: Gl сА Количество сульфатов Sulfur content Источник Reference
Laminaria j aponica *1,0:0,07:0,37:0,09:0,14:0,02:0,21 *1,66 [11]
Undaria pinnatifida *а) 1,0:0:0,77:0,04:0,03:0:0,33 *б) 1,0:0:0,87:0,03:0,04:0:0,12 *в) 1,0:0:1,76:0,04:0,08:0,17 *0,32 *1,12 *3,37 [17]
Undaria pinnatifida *1,0:0:1,1:0:0:0:0:0 *0,72 [13]
Fucus evanescens °**а) 58,7:0:1,6:0:1,6:0:0:0 **б) 35,4:4:0:0,8:6,1:0:н.о **в) 10,7:1,1:3:3,7:17,4:0:15,6 **г) 33,2:0:4,5:3,5:8,1:0:28,9 **д) 34:0:5,4:0:3,8:0:32,5 **46,5 н.о **19,6 **28,9 **32,5 [9]
* - мольные отношения; ** - процентное содержание; н.о - не определено; °** - для этой фракции получен ЯМР-спектр [* -molarratio; ** - percentage; n.d - notdetermined; °** - forthisfractionofthereceivedNMR]
Учеными доказана способность фукои-дана бороться с агрессивными окислителями. Так в 2016 году корейские медики обнаружили, что это вещество при нанесении на кожу ускоряет производство кератиноцитов (клетки, составляющие наружный покров организма) и укрепляет эпидермис, снижая негативное воздействие ультрафиолетового излучения. В процессе перо-рального приема наблюдается положительная динамика выработки гемоксигеназы и супероксид-дисмутазы, которые защищают внутриклеточное пространство от проникновения свободных радикалов, превращая их в обычные молекулы кислорода [15, 19-22].
Важную роль в антиоксидантной активности полисахаридов играет их молекулярная масса, причем способность блокировать свободные радикалы увеличивается с уменьшением молекулярной массы [18, 20]. Установлено, что АОА фукоиданов водоросли Laminaria japónica обусловлена комплексом факторов - величиной молекулярной массы, типом доминирующего сахара, степенью разветвления и общим содержанием сульфатных групп, а также содержанием глюкуроновой кислоты, фукозы и нейтральных сахаров [10, 18].
Следует отметить, что при обогащении продуктов питания, как правило, осуществляют модификацию традиционных рецептур за счет внесения пищевых ингредиентов. Таким образом, регулируется химический состав готовых изделий, а также их функциональные свойства. Применение гидробионтов, в частности водорослей, и извлеченных из них ингредиентов, становится весьма актуальным, особенно для регионов, удаленных от приморских и океанических акваторий.
Целью данного исследования являлось установление антиоксидантной активности ПИ, содержащих фукоидан, используемых в качестве обогатителей хлебобулочных и молочных продуктов, и оценка их влияния на качество и сохраняемость изделий.
Материалы и методы Выбор объектов и методов эксперимента определен целью исследований.
На первом этапе исследований в качестве объектов использовали ПИ, содержащие фукои-дан различной чистоты от разных производителей: • ПИ № 1 - БАД к пище «Фуколам-С-сы-рье» (ТУ 9284-067-02698170-2010), разработанная учеными лаборатории химии ферментов Тихоокеанского института биоорганической химии (ТИБОХ) ДВО РАН по оригинальной технологии, защищенной патентом (Пат. № 2315487). Сырьем для получения БАД являются бурые
водоросли - фукус исчезающий {Fucus evanescens) с содержанием фукоидана не менее 60% и альгинаты, как адсорбенты и дополнительный источник йода;
• ПИ № 2 - БАД «FUCOID POWER-U», содержащая фукоидан морских бурых водорослей Undaria pinnatifida (мекабу) и Laminaria japonica (комбу) не менее 66%, разработанная компанией HAEWON BIOTECH, INC (Южная Корея);
• ПИ № 3 - опытные образцы фукоидана бурых водорослей, произведенные в лаборатории Даляньского технологического университета.
На втором этапе исследований в производственной и исследовательской лабораториях кафедры «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ» (НИУ) были получены опытные образцы:
Образец 1 - хлеб пшеничный из муки высшего сорта;
Образец 2 - йогуртовые продукты на основе восстановленного сухого молока и заквасок прямого внесения LYOBACYOYO {Streptococcus salivarius ssp. Thermophilus, Lactobacillus del-brueckii ssp.bulgaricus).
При формировании рецептур хлеба и кисломолочных продуктов учитывались два аспекта:
1) рекомендуемая доза фукоидана для человека составляет 100 мг в сутки (Т.К. Каленик, Л.Н. Федянина, Е.С. Смертина, 2011) при суточной норме потребления хлеба 325-345 г., а молочных продуктов 500мл;
2) сохранение направленного биологического действия в отношении блокирования оксида-тивного стресса и улучшение потребительских достоинств полученных изделий [3, 6].
Для установления влияния фукоидана на сохраняемость обогащенных хлебобулочных и молочных продуктов в течение гарантированных сроков хранения (по МУК 4.2.1847-04) опытные образцы были заложены на хранение [5]. Условия хранения: для йогуртового продукта при температуре {4 ± 2) °С, для хлеба при температуре {20 ± 2) °С и относительной влажности воздуха не более 85%. Показатели качества йогурта контролировали через каждые 24 часа в течение всего регламентированного срока хранения. Оценку свежести хлеба проводили через 3, 24, 48 и 72 часа после выпечки. Качество контрольных и опытных образцов оценивали по регламентированным для хлебобулочных и кисломолочных продуктов показателям качества.
Для определения АОА фукоиданов был использован электрохимический метод кулономет-рического титрования. В основе кулонометрических методов лежит закон Фарадея, устанавливающий
связь между массой электропревращенного вещества и количеством затраченного электричества [4]. В своей работе мы использовали универсальный прецизионный кулонометр «Эксперт-006-анти-оксиданты», разработанный и серийно выпускаемый НПК ООО «Эконикс-Эксперт», г. Москва, № 23192-02 в Госреестре СИ РФ средств измерений РФ [1].
Определение АОА пищевого ингредиента осуществляли по следующей методике.
1) Перед началом работы платиновые электроды выдерживали в 96% этаноле 30 мин., затем промывали дистиллированной водой. Рабочую поверхность стеклоуглеродного электрода зачищали механически.
Стандартный раствор аскорбиновой кислоты квалификации х.ч. готовили по точной навеске (0,05-0,1 г) и растворяли в 100 мл 96% этанола.
2) Подготовка образцов фукоидана -навеску 0,1 г образца растворяли в 10 мл дистиллированной воды, нагревали на водяной бане до 50°С, центрифугировали при 2000 об/мин в течение 10 мин. Для исследования брали надосадочную жидкость.
3) Электрогенерацию брома осуществляли при постоянной силе тока 50.0 мА или 5.0 мА из водных 0,2 М растворов калия бромистого в 0,1 М растворе серной кислоты. Конечную точку кулонометрического титрования определяли бипотенциометрически с двумя поляризованными игольчатыми платиновыми электродами (ДЕ = 300 мВ).
В ячейку объемом 50 см3 вводили 25,0 см3 фонового раствора, опускали электроды и включали генераторную цепь. По достижении определенного значения индикаторного тока в ячейку вносили аликвоту жидкого исследуемого образца (0,1 - 1,0 см3). Для титрования брали аликвоты с таким расчетом, чтобы время титрования не превышало 5 мин. Конечную точку титрования
фиксировали по достижению первоначального значения индикаторного потенциала.
Массу вещества рассчитывали по формуле:
ам
m = -
nF
(1)
Где Q - количество электричества, Кл; М - молярная масса вещества, г/моль;« - число электронов, участвующих в реакции;^ - постоянная Фарадея (96485,3415 Кл/моль).
Массовую долю влаги в хлебе определяли высушиванием навески изделий при температуре 130 °Св течение 40 минут; набухаемость мякиша (мл 1 г сухого вещества (СВ), определяли по количеству воды, поглощаемой мякишем хлебобулочных изделий за 5 минут; крошкова-тость, в%, по количеству крошки, образованной за 15 минут при встряхивании навески мякиша при скорости 190-250 оборотов/мин; пористость, в%, по средней массе пяти выемок прибором Журавлева.
Титруемую кислотность для образцов йогуртовых продуктов определяли по стандартным методам, активную кислотность потенциомет-рическим методом с помощью лабораторного иономераАнион-4101.
Исследования проводились в трехкратной повторности. Достоверность экспериментальных данных оценивали методами математической статистики с помощью приложения М8Ехсе1. Полученные данные приведены с доверительной вероятностью 0,95.
Результаты и обсуждение
Оценка АОА пищевых ингредиентов на основе фукоидана (таблица 2) показала, что суммарная концентрация антиоксидантов изменяется в значительном диапазоне от (43,32 ± 0,2) до (69,17 ± 0,2) аскорбиновой кислоты на 100 г.
Таблица 2.
Показатели АОА пищевых ингредиентов, полученных на основе водорослей (n = 3, Р = 0,95)
Table 2.
Indicators of antioxidant activity of food ingredients derived from algae (n = 3, P = 0,95)
№ п/п Характеристика образцов функциональных пищевых ингредиентов (ФПИ) Characterization of functional food ingredients АОА, мг аскорбиновой кислоты на 100 г.
1 БАД «Фуколам-С-сырье» (Fucus evanescens), (доля фукоидана 60%), Россия, г. Владивосток 69,17
2 БАД «FUCOID POWER-U»( Undaria pinnatifida, Laminaria japonica), (доля фукоидана 66%), Южная Корея 59,59
3 Опытный образец фукоидана бурых водорослей, (доля фукоидана 90 ± 10%), КНР 43,32
Различия АОА пищевых ингредиентов, полученных на основе фукоидана, по-видимому, обусловлены чистотой добавки, а также структурными характеристиками водоросли-сырья. Как известно, альгинаты, входящие в состав БАД «Фуколам-С-сырье» и «РиСОГОРО^Я-и», так же способны проявлять антиоксидантные свойства. Альгинаты в условиях тугго способствуют нормализации биохимических показателей прооксидантных и антиоксидантных систем. На модели Ре2 ± аскорбатиндуцированного пере-кисного окисления липидов мембран гепатоцитов было показано, что перечисленные полисахариды при энтеральном введении животным оказывают антиокислительное действие (Р.Ю. Хотимченко, 2015). Поэтому необходимы дополнительные исследования в части количественного содержания фукоидана в составе ПИ, на которые и будут обращены последующие работы.
В рамках исследования влияния фукоидана, входящего в состав ПИ, на качество и сохраняемость хлебобулочных и кисломолочных продуктов в данной работе применялся ПИ с фукоиданом бурых водорослей - страна производитель Китай (образец № 3), т. к. в соответствии с маркировочными данными он является наиболее чистым.
Образцы хлеба, выпеченные с применением ПИ на основе фукоидана, имели хорошие органо-лептические характеристики (рисунок 1): повышенный объем, развитую тонкостенную пористость, эластичный мякиш, быстро восстанавливающий первоначальную форму. Вкус и запах были выраженными, приятными, указывающими на интенсивное накопление вкусоароматических веществ.
В процессе хранения контрольных и опытных образцов (таблица 3) наибольшие изменения наблюдались в части показателей, характеризующих процессы черствения (потеря влаги, изменение пористости и состояние мякиша).
Рисунок 1. Профилограмма органолептических показателей опытных образцов хлеба с ПИ различной дозировки на основе фукоидана
Figure 1. Profilogram organoleptic properties of experimental samples of bread with different FI dosage based on fucoidan
Таблица 3.
Физико-химические показатели опытных образцов хлеба
Table 3.
Physico-chemical characteristics of experimental samples of bread
Наименование показателя Index Норма согласно требованиям ГОСТ 31805-2012 Norm 3 часа хранения 3 h storage 24 часа хранения 24 h storage 48 часов хранения 48 h storage 72 часа хранения 72 h storage Д, %
Контрольный образец Control
Влажность мякиша, % | The moisture content of the crumb, % 19,0-48,0 39,9 39,2 37,4 35,1 -12,03
Кислотность мякиша, град. | The acidity of the crumb, grad. не более 4,0 1,1 1,1 1,1 1,1 -
Пористость мякиша, % | The porosity of the crumb, % не менее 65 75,9 74,8 73,6 73,0 -3,82
Крошковатость, % | Friability, % - 5,6 6,0 6,5 7,3 +23,29
Коэффициент набухаемости | The coefficient of swelling - 6,8 6,8 6,6 6,4 -5,88
Образец хлеба с ПИ на основе фукоидана The sample of bread with FI on the basis of fucoidan
Влажность мякиша, % | The moisture content of the crumb, % 19,0-48,0 41,9 41,4 40,1 37,4 -10,74
Кислотность мякиша, град. | The acidity of the crumb, grad. <4,0 1,0 1,0 1,0 1,0 -
Пористость мякиша, % | The porosity of the crumb, % >65 79,7 78,6 77,8 77,8 -2,38
Крошковатость, % | Friability, % - 3,7 4,1 4,9 5,5 +32,73
Коэффициент набухаемости | The coefficient of swelling - 8,7 8,6 8,4 8,0 -8,05
Для оценки сохраняемости фукоидана после выпечки, была исследована его термостабильность. Для опыта были взяты образец хлеба с содержанием добавки в количестве 0,2%, от массы муки, так как по органолептическим и физико-химическим показателям качества данный образец имел наилучшие результаты.
Количественное определение остаточного количества фукоидана в хлебе определяли спектрофотометрическим методом в модификации (Z. Dische, А.И. Усов).
Для этого готовили вытяжку из хлеба: 0,2 г образца перемешивали на магнитной мешалке в течение 1 часа при температуре 70 °С с 25 мл 0,1 М HCl. Экстракт отделяли центрифугированием (6000об/мин, 20 мин). Осадок экстрагировали 0,1 M HCl еще раз. Надосадочные жидкости объединяли и диализовали в течение 24 ч против бидистиллированной воды. Диализат в количестве 2,5 мл переносили в колбу объемом 50 мл, доводили до метки бидистиллированной водой. Отбирали аликвоту объемом 0,5 мл, приливали 4 мл раствора серной кислоты (5:2), перемешивали и добавляли 1 мл концентрированной серной кислоты. Полученную смесь перемешивали и нагревали на водяной бане при 70 °С в течение 10 минут. Затем смесь охлаждали до комнатной температуры и приливали 0,1 мл 3% раствора хлоргидрата L-цистеина. Смесь выдерживали при комнатной температуре 30 минут. Оптическую плотность измеряли на спектрофотометре СФ-56 при X = 396 нм, X = 430 нм, длина оптического пути 10 мм.
Содержание фукоидана в пересчете на сухое вещество (%) вычисляли по формуле:
=5m0 (D096 - D430) тф(100 - W) (2)
D396 тМЗО
0 , D0 - оптическая плотность испытуемых растворов при длинах волн 396 и 430 нм;
.Уф , ^ф - оптическая плотность раствора
фукоидана при длинах волн 396 и 430нм; тф - навеска сырья, г; т0 - навеска фукоидана, г; Ж - потеря в массе сырья при высушивании, %;
Остаточное содержание фукоидана в готовом изделии составило 0,196 ± 0,0015 мг/г. Полученные данные свидетельствуют о термостабильности фукоидана в составе хлеба, что, в свою очередь, указывает на эффективность внесения данного пищевого ингредиента в состав рецептуры хлеба.
Интересным на наш взгляд является изучение влияния ПИ с фукоиданом на торможение процессов плесневения хлеба. Для оценки инги-бирования споровой микрофлоры микромицетов были проведены исследования на основе выдержки образцов хлеба в провокационных условиях (25 ± 1 °С, относительная влажность воздуха 75 ± 5%). При визуализации образцов хлеба с ПИ роста мицелия не наблюдается (рисунок 2) даже на 10 сутки хранения, тогда как в контрольном образце они визуализируются. При микроскопии мицелия идентифицированы плесневые грибы рода Мисог. Данный факт подтверждает сильные бактерицидные свойства фукоиданов, обусловленные высокой АОА.
При исследовании влияния ПИ на основе фукоидана на качество йогуртовых продуктов были получены данные его благоприятного воздействия на весь комплекс потребительских свойств. По окончании процесса ферментирова-ния (рисунок 3) сгустки йогуртовых продуктов с ПИ имели устойчивость, были однородны в отличие от контрольного образца. В опытных образцах после вымешивания не наблюдалось активного отделения сыворотки, вкус и запах были приятными слегка кисловатыми.
(a) (b)
Рисунок 2. Оценка устойчивости опытных образцов хлеба к плесневению (результаты на 10 сутки хранения): (a) контроль; (b) хлеб с ПИ на основе фукоидана
Figure 2. Evaluation of stability samples of bread mold (results in 10 days of storage): (a) control; (b) bread with FI on the basis of fucoidan
н H
(a) (b)
Консистенция достаточно однородная, Сгусток плотный, однородный по всей массе,
незначительное отделение сыворотки без отделения сыворотки
The consistency is relatively smooth, Clot dense, homogeneous throughout the mass,
a slight separation of the serum noseparation of whey
Рисунок 3. Характеристика сгустков йогуртовых продуктов после ферментации: (a) контроль; (b) йогуртовый продукт с ПИ на основе фукоидана
Figure3. Characteristics of blobs of yoghurt products after fermentation: (a) control; (b) yogurt product with FI on the basis of fucoidan
В процессе хранения йогуртовых продуктов были получены данные, свидетельствующие о том, что использование ПИ на основе фукоидана положительно влияет на сохранение потребительских характеристик в течение длительного срока (рисунок 4). Процесс кислотообразования наиболее интенсивен в первые 24-48 часов
^-Контрольный образец
хранения, причем через сутки после ферментации образцы с ПИ имели наиболее выраженные характеристики приемлемые для классических йогуртов. Однако на пятые сутки хранения (120 часов) наблюдалось некоторое снижение активности наращивания тируемой кислотности, что возможно обусловлено действием ПИ.
•Образец йогурта с фуконданом
Активная кислотность (pH) Титруемая кислотность, о Т
Active acidity Titratable acidity
Рисунок 4. Физико-химические показатели качества ферментированных сгустков йогуртов при хранении
Figure 4. Physico-chemical quality parameters of the fermented clumps of yogurt during storage
(a) (b)
Рисунок 5. Характеристика микрофлоры йогуртовых продуктов после 120 часов хранения: (a) контроль; (b) йогуртовый продукт с ПИ
Figure 5. Characterization of microflora of yoghurt products after 120 hours of storage: (a) control; (b) yogurt product with FI
Основной процесс сквашивания в йогуртах обусловлен активностью Streptococous salivarius ssp. thermophilus, которые дают высокую вязкость продукту. Наличие Lactobacillus delbrueckii ssp. bulgaricus улучшает и ускоряет процесс сквашивания, уменьшая вероятность развития посторонней микрофлоры (рисунок 5). Streptococcus thermophilus вырабатывает молочную кислоту, при этом создавая оптимальную рН среды для роста Lactobacillus bulgaricus.
ЛИТЕРАТУРА
1 ТУ 4215-003-41541647-98. Аналитический кулонометр «Эксперт-006». Технические условия.
2 Доклады о состоянии здравоохранения, 2013-2015 год // Всемирная организация здравоохранения. URL: http://www.who.int/ru
3 Козочкин Д.А., Потороко И.Ю., Паймулина А.В. Применение функциональных пищевых ингредиентов в технологии хлеба, повышающего резистентность организма к действию стрессоров // Кондитерская и хлебопекарная промышленность. 2017. № 2 (69). С. 44-47.
4 Лапин А.А., Горбунова Е.В., Зеленков В.Н., Герасимов М.К. Определение антиоксидантной активности вин кулонометрическим методом (научно-методическое пособие). М.: РАЕН, 2009. 64 с.
5 Паймулина А.В., Потороко И.Ю. Влияние кавитированной воды и природного адаптогена на качество хлеба в процессе хранения // Инновационные пути в разработке ресурсосберегающих технологий хранения и переработки сельскохозяйственной продукции: Материалы Всероссийской науч. -практ. конф. Курган: Изд-во КурганскойГСХА, 2017." С. 133-138.
6 Ускова Д.Г., Потороко И.Ю., Попова Н.В. Формирование улучшенных потребительских свойств йогуртов на основе ультразвукового воздействия и использования полисахарида фукоидана // Вестник ЮУрГУ. Серия «Пищевые и биотехнологии». 2016. Т. 4. № 3. С. 80-88.
7 Усов А.И., Смирнова Г.П., Клочкова Н.Г. Поли-сахаридный состав некоторых бурых водорослей Камчатки //Биоорган, химия. 2001. Т. 27. № 6. С. 444^148.
S Berteau O., Mulloy B. Sulfated fucans, fresh perspectives: structures, functions, and biological properties of sulfated fucans and an overview of enzymes active toward this class of polysaccharide //Glycobiology. 2003. V. 13. №6,-P. 29-40.
9 Bilan M.I.," Grachev A.A., Ustuzhanina N.E. et al. Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fu-cusevanescens C. Ag. // Carbohydr. Res. 2002. V. 337, №8. P. 719-730.
10 Camam R.B.G., Costa L.S., Fidelis G.P., Nobre L.T. et al. Heterofucans from the brown seaweed Canistrocar-puscervicornis with anticoagulant and antioxidant activities //Mar. Drugs. 2011. № 9 (1). P. 124-138.
llHonya M., Mori H., Anzai M. et al. Monthly changes in the content of fucans, their constituent sugars and sulfate in cultured Laminaria japonica // Hydrobiolo-gia. 1999. V. 399, №4. P. 411-416.
12 Hu J.F., Geng M.Y., Zhang J.T. et al. An in vivo study of the structure-activity relationship of sulfated poly-saccharide from brown algae to its antioxidant effect // J. Asian Nat. Prod. Res. 2001. V. 3. № 4. P. 353-358.
13 Ни Т., Liu L., Chen Y. et al. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fraction extracted from Undariapinnatifida in vitro //fot J. Biol. Macromol. 2010. V.46. №2. P. 193-198.
14 Lee N.Y., Ermakova S.P., Zvyagintseva T.N. et al. Inhibitory effect of fucoidan on activation of epidermal growth factor receptor and cell transformation in JB6 С141 cells // Food Chem. Toxicol. 2008. V. 46. № 5. P. 1793-1800.
Заключение
Результаты проведенных исследований показали эффективность использования ПИ на основе фукоидана, как биологически активного вещества с антиоксидантными свойствами, в технологиях производства хлеба и кисломолочных напитков.
1 5 Ryu M., Chung H. Fucoidan reduces oxidative stress by regulating the gene expression of HO-1 and SOD-1 through the Nrf2/ERK signaling pathway in НаСаТ cells // Mol Med Rep. 2016.
16Mabeau S., Kloareg B. Isolation and analysis of the cell walls of brown algae: Fucus spiralis, F. ceranoides, F. vesic-ulosus, F. Serratus, bifurcariabifurcata and laminariadigitata // Joumal of Experimental Botany. 1987. V. 38. №9. P. 1573.
17 Mori H, Kamei H, Nishide E. et al. Sugar constituents of some sulfated polysaccharides from the sporophylls of wakame (Undariapinnatifida) and their biological activities // Mar. Algae Pharm. Sci. 1982. V. 2. P. 109-121.
1 SRuperez P., Ahrazem O., Leal J.A. Potential an-tioxidant capacity of sulfated polysaccharides from the adi-ble seaweed Fucusvesiculosis // J. Agric J. Food Chem. 2002. № 50. P. 840-845.
19 Бадретдинова 3. А., Канарский A.B., Шуваева Г.П. Сравнительная оценка антиоксидантной активности продуктов из цикория // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 1. P. 203206. doi: 10.20914/2310-1202-2016-1-203-206
20Liang Z., Liang Y., Zheng J., Wang J. et al. Low molecular weight fucoidan ameliorates streptozocin-induced hyperressponsiveness of aortic smooth muscles in type 1 diabetes rats // J. Ethnopharmacol. 2016.
21Голубева JI.В., Титов С.А., Губанова А.А., Голубева Л.Н. Хранимоспособность молокосодержа-щих консервов с добавкой мальтодекстрина // Вестник Воронежского государственного университета инженерных технологий. 2016. № 1. P. 101-105. doi: 10.20914/2310-1202-2016-1-101-105
22 Zhou J., Hu N., Pan Y. Preliminary studies on the chemical characterization and antioxidant properties of acid polysaccharides from Sargassumfisiforme // J. Zheiang Univ. Science B. 2008. № 9(9). P. 721-727.
REFERENCES
1 TU 4215-003-41541647-98 Analiticheskii kulo-nometr "Ekspert-006" [Analytical coulometer "Expert 006". Technical conditions]. (in Russian)
2 Reports on the state of health, 2013-2015. VOZ [World Health Organization] Available at: http://www.who.int/en (in Russian)
3 Kozochkin DA, Potoroko I.Yu., Paymulina A.V. Application of functional food ingredients in bread technology that increases the resistance of the organism to stressors. Konditerskaya I khlebopekarmayapromyshlermost' [Confectionery and bakery industry] 2017.no. 2 (69). pp. 44-47. (in Russian)
4 Lapin A.A., Gorbunova E.V., Zelenkov V.N., Gerasi-mov M.K. Opredelenie antioksidantnoi vin kulonometricheskim metodom [Determination of antioxidant activity of wines by cou-lometric method (scientific and methodical manual)] Moscow, RAEN, 2009. 64 p. (in Russian)
5 Paimulina A.V., Potoroko I.Yu. Influence of cavi-tated water and natural adaptogen on the quality of bread during storage. Innovatsionnye puti v razrabotke resursosberegayush-chikh tekhnologii [Innovative ways in developing resource-saving technologies for storage and processing of agricultural products: Proceedings of the All-Russian Scientific and Practical Confer-
ence. Conf.] Kurgan, Publishing House of the Kurgan State Agricultural Academy, 2017. pp. 133-138. (in Russian)
6 Uskova D.G., Potoroko I.Yu., Popova N.V. Formation of improved consumer properties of yoghurts based on ultrasound and the use of fucoidan polysaccharide. Vestnik YuUrGU [Proceedings of SUSU. A series of "Food and biotechnologies"] 2016. vol. 4. no. 3. pp. 80-88. (in Russian)
7 Usov A.I., Smirnova G.P., Klochkova N.G. Polysaccharide composition of some brown seaweed of Kamchatka. Bioorganicheskaya khimiya [Bioorgan. chemistry] 2001. vol. 27. no. 6. pp. 444-448. (in Russian)
8 Berteau O., Mulloy B. Sulfated fucans, fresh perspectives: structures, functions, and biological properties of sulfated fucans and an overview of enzymes active toward this class of polysaccharide. Glycobiol-ogy. 2003. vol. 13. no. 6. pp. 29-40.
9 Bilan M.I., Grachev A.A., Ustuzhanina N.E. et al. Structure of a fucoidan from the brown seaweed Fucusevanescens C. Ag. Carbohydr. Res. 2002. vol. 337, no. 8. pp. 719-730.
10 Camara R.B.G., Costa L.S., Fidelis G.P., Nobre L.T. et al. Heterofucans from the brown seaweed Canistrocar-puscervicornis with anticoagulant and antioxidant activities. Mar. Drugs. 2011. no. 9 (1). pp. 124-138.
11 Honya M., Mori H., Anzai M. et al. Monthly changes in the content of fucans, their constituent sugars and sulfate in cultured Laminaria japonica. Hydrobiolo-gia. 1999. vol. 399. no. 4. pp. 411-416.
12 Hu J.F., Geng M.Y., Zhang J.T. et al. An in vivo study of the structure-activity relationship of sulfated polysaccharide from brown algae to its antioxidant effect. J. Asian Nat. Prod. Res. 2001. vol. 3. no. 4. pp. 353-358.
13 Hu T., Liu L., Chen Y. et al. Antioxidant activity of sulfated polysaccharide fraction extracted from Undariapin-natifida in vitro. Int. J. Biol. Macromol. 2010. vol. 46. no. 2. pp. 193-198.
14 Lee N.Y., Ermakova S.P., Zvyagintseva T.N. et al. Inhibitory effect of fucoidan on activation of epidermal growth
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ Ирина Ю. Потороко д.т.н., профессор, зав. кафедрой, кафедра пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россш,[email protected] Анастасия В. Паймулина аспирант, кафедра пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россия,[email protected] Дарья Г. Ускова аспирант, кафедра пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россия,1ж1^.23 @mail.ru
Ирина В. Калинина к.т.н., доцент, кафедра пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россия,те1екиа79@тЬох.ги
Наталия В. Попова кт.н., доцент, кафедра пищевых и биотехнологий, Южно-Уральский государственный университет (научно-исследовательский университет), пр-т Ленина, 76, г. Челябинск, 454080, Россия СонавайнШиришд.ф.н., профессор, кафедра химической инженерии, Национальный технологический институт, Штат Телангана, г. Варангал, 506004, Индия
КРИТЕРИЙ АВТОРСТВА
Все авторы в равной степени принимали участие в написании рукописи и несут ответственность за плагиат КОНФЛИКТ ИНТЕРЕСОВ
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
ПОСТУПИЛА 01.09.2017 ПРИНЯТА В ПЕЧАТЬ 20.11.2017
factor receptor and cell transformation in JB6 C141 cells. Food Chem. Toxicol. 2008. vol. 46. no. 5. pp. 1793-1800.
15 Ryu M., Chung H. Fucoidan reduces oxidative stress by regulating the gene expression of HO-1 and SOD-1 through the Nrf2/ERK signaling pathway in HaCaT cells. Mol Med Rep. 2016.
16 Mabeau S., Kloareg B. Isolation and analysis of the cell walls of brown algae: Fucus spiralis, F. cera-noides, F. vesiculosus, F. Serratus, bifurcariabifurcata and laminariadigitata. Journal of Experimental Botany. 1987. vol. 38. no. 9. pp. 1573.
17 Mori H., Kamei H., Nishide E. et al. Sugar constituents of some sulfated polysaccharides from the sporophylls of wakame (Undariapinnatifida) and their biological activities. Mar. Algae Pharm. Sci. 1982. vol. 2. pp. 109-121.
18 Ruperez P., Ahrazem O., Leal J.A. Potential antioxidant capacity of sulfated polysaccharides from the adible seaweed Fucusvesiculosis. J. Agric J. Food Chem. 2002. no. 50. pp. 840-845.
19 Badretdinova ZA, Kanarskii AV, Shuvaeva GP Comparative evaluation of antioxidant activity of products from chicory. Vestnik VGUIT [Proceedngs of Voronezh State University of Engineering Technologies] 2016. no. 1. pp. 203-206. doi: 10.20914 / 2310-1202-2016-1-203-206
20 Liang Z., Liang Y., Zheng J., Wang J. et al. Low molecular weight fucoidan ameliorates streptozocin-induced hyperressponsiveness of aortic smooth muscles in type 1 diabetes rats. J. Ethnopharmacol. 2016.
21 Golubeva L.V., Titov S.A., Gubanova A.A., Golubeva L.N. The storage capacity of milk-containing canned foods with the addition of maltodextrin. Vestnik VGUIT [Proceedings of Voronezh State University of Engineering Technology] 2016. no. 1. pp. 101-105. doi: 10.20914 / 2310-1202-2016-1-101-105
22 Zhou J., Hu N., Pan Y. Preliminary studies on the chemical characterization and antioxidant properties of acid polysaccharides from Sargassumfisiforme. J. Zheiang Univ. Science B. 2008. no. 9(9). pp. 721-727.
INFORMATION ABOUT AUTHORS Irina Yu. Potoroko Dr. Sci. (Engin.), professor, food and biotechnology department, South Ural State University, Lenina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia,[email protected]
Anastasiya V. Paimulina graduate student, food and biotechnology department, South Ural State University, Lenina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia,[email protected]
Daria G. Uskova graduate student, food and biotechnology department, South Ural State University, Lenina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia,[email protected]
Irina V. Kalinina Cand. Sci. (Engin.), associate professor, food and biotechnology department, South Ural State University, Le-nina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia,[email protected]
Natalia V. Popova Cand. Sci. (Engin.), associate professor, food and biotechnology department, South Ural State University, Le-nina Av., 76 Chelyabinsk, 454080, Russia ShirishSonawane Dr. Sci. (Philos.), professor, chemical engineering department,National Institute of Technology,Telangana State, Warangal, 506004, India
CONTRIBUTION
All authors equally participated in the writing of the manuscript and are responsible for plagiarism
CONFLICT OF INTEREST The authors declare no conflict of interest.
RECEIVED 9.1.2017 ACCEPTED 11.20.2017
