Продовольчі ресурси 2021 рік Випуск №16 стаття 12 — Інститут продовольчих ресурсів НААН України

Деталі: Опубліковано: Середа, 07 липня 2021, 11:26; Перегляди: 435

12. БІОТЕХНОЛОГІЧНІ АСПЕКТИ ЗАСТОСУВАННЯ ШТАМІВ З β-ГАЛАКТОЗИДАЗНОЮ АКТИВНІСТЮ У ВИРОБНИЦТВІ ФЕРМЕНТОВАНИХ МОЛОЧНИХ ПРОДУКТІВ

https://doi.org/10.31073/foodresources2021-16-12

Мінорова А. В., Даниленко С.Г., Рудакова Т. В., Крушельницька Н.Л., Моісеєва Л.О., Наріжний С. А.

Сторінки: 117-134

Повна стаття PDF

Короткий огляд

Предмет дослідження. На ринку України більшість ферментованих молочних продуктів є традиційними і користуються широким попитом серед різних верств населення. Але для певної категорії споживачів цей сегмент молочної продукції вживати не рекомендовано у зв'язку з лактазною недостатністю, яка унеможливлює розщеплення та засвоєння лактози, що містять молочні продукти. Вживання молочних продуктів у таких людей викликає дискомфорт та розлади у шлунково-кишковому тракті і погане самопочуття. Дана стаття є оглядовою і на основі результатів фундаментальних і прикладних досліджень закордонних і вітчизняних вчених в цьому напрямку, вказує на шляхи вирішення цієї проблеми та доцільність присутності вказаної продукції в раціоні харчування вказаної групи людей. Метою роботи є системний аналіз сучасної наукової інформації щодо способів зниження вмісту лактози за рахунок використання заквашувальних препаратів на основі штамів з β-галактозидазною активністю та комплексного використання бактеріальних культур і ферментного препарату β‑галактозидази під час виробництва ферментованих молочних продуктів. Результати та обговорення. Показано, що існують штами мікроорганізмів які володіють достатньо високою β-галактозидазною активністю. Однак фактичне розщеплення лактози відбувається в незначній кількості. Аналіз літератури показав, що найчастіше для виробницва молока та молочних продуктів зі зменшеним вмістом лактози або безлактозних застосувується фермент лактази, який расщеплює лактозу на окремі цукри‑глюкозу та галактозу. А поєднання мікроорганізмів та ферментного препарату дозволяє розширити асортимент продуктів та задовольнити потреби споживачів інтолерантних до лактози. Сфера застосування результатів дослідження. Отримані результати пошукової роботи будуть використані у розробленні технологій ферментованих молочних продуктів зі зниженим вмістом лактози або безлактозних.

Ключові слова: лактазна недостатність, ферментовані молочні продукти, штами з β-галактозидазною активністю, композиції штамів, технології

Бібліографія

1. Corgneau M., Scher J., Ritie-Pertusa L., D T L Le, Petit J., Nikolova Y., Banon S., Gaiani C. Recent advances on lactose intolerance: Tolerance thresholds and currently available answers. Critical reviews in food science and nutrition. 2017. Vol. 57(15). P. 3344-3356. doi:10.1080/10408398.2015.1123671

2. Wilt T. J., Shaukat A., Shamliyan T., Taylor B. C., MacDonald R., Tacklind J., Rutks I., Schwarzenberg S. J., Kane R. L., Levitt M. Lactose intolerance and health. Evid. Rep. Technol. Assess. 2010. Vol. 192. 410 p.

3. Montalto M, Curigliano V., Santoro L., Vastola M., Cammarota G., Manna R., Gasbarrini A., Gasbarrini G. Management and treatment of lactose malabsorption. World journal of gastroenterology: WJG. 2006. 12(2). P. 187-191. doi: 10.3748/wjg.v12.i2.187

4. Ипатова М.Г., Мухина Ю.Г., Шумилов П.В., Чубарова А.И., Шеянов Г.Г. Первичная и вторичная лактазная недостаточность. Фарматека. 2013. 11. С.41‑44. ISSN: 2414-9128

5. Silanikove N., Leitner G.,Merin U. The Interrelationships between Lactose Intolerance and the Modern Dairy Industry: Global Perspectives in Evolutional and Historical Backgrounds Nutrients.2015. 7(9) Р. 7312–7331. doi: 10.3390/nu7095340.

6. Coelho A. I., Berry G. T., Rubio-Gozalbo M. E. Galactose metabolism and health. Current Opinion in Clinical Nutrition and Metabolic Care. 2015. 18(4). Р. 422‑427.

doi: 10.1097/MCO.0000000000000189.

7. Staudacher H. M., Lomer M. C., Anderson J. L., Barrett J. S., Muir J. G., Irving P. M., Whelan K. Fermentable carbohydrate restriction reduces luminal bifidobacteria and gastrointestinal symptoms in patients with irritable bowel syndrome. J. Nutr. 2012. Vol. 142(8). P. 1510–1518. doi: 10.3945/jn.112.159285.

8. Halmos E. P., Christophersen C. T., Bird A. R., Shepherd S. J., Gibson P. R., Muir J. G. Diets that differ in their FODMAP content alter the colonic luminal microenvironment. PubMed. 2015. 64 (1). Р. 93-100. doi: 10.1136/gutjnl-2014-307264

9. Heyman М.В. Lactose Intolerance in Infants, Children, and Adolescents. Рediatrics. 2006. 118 (3). Р.1279-1286. doi.org/10.1542/peds.2006-1721

10. Usai-Satta P., Scarpa М., Oppia F., Cabras F. Lactose malabsorption and intolerance: What should be the best clinical management? World J. Gastrointest. Pharmacol. Ther. 2012. 3(3).P. 29-33. doi: 10.4292/wjgpt.v3.i3.29

11. Баранов С. Такое разное и безлактозное. Молочная промышленность. ВНИМИ, Ассоц. "КООМПАС". Москва.: Росмясомолпром. 2016. 8. С.45.

12. Зміна №2 до ДСТУ 2212:2000 Молочна промисловість. Виробництво молока та кисломолочних продуктів. Терміни та визначення понять. [Чинний від 2014-04-01]. Вид. офіц. Київ: Мінекономрозвитку України, 2013. 8с.

13. Трубнікова А.А., Чабанова О.Б., Шарахматова Т.Є., Бондар С.М., Савчак Є.М. Розробка технології низьколактозного морозива на основі безлактозного концентрату маслянки. Вісник НТУ «ХПІ», серія: Нові рішення в сучасних технологіях. 2018. 45 (1321). С. 214–227. doi:10.20998/2413-4295.2018.45.30

14. Арсеньева Т.П. К чему приводит лактазная недостаточность. Молочная промышленность. ВНИМИ, Ассоц. "КООМПАС". Москва: Росмясомолпром. 2010. 7. С. 28‑30.

15. Потемська О.І., Кігель Н.Ф., Даниленко С.Г., Копилова К.В. β- галактозидазна активність бактерій як критерій відбору штамів до складу бактеріальних препаратів. Харчова наука і технологія. 2017. 11(3). Р. 35-40. doi.org/10.15673/fst.v11i3.604

16. Дымар О. В., Емельянова Л.Н., Джумок Г.С. Определение оптимальных параметров процесса ферментативного гидролиза лактозы в молочной сыворотке. Пищевая промышленность: наука и технологии. 2012. 1 (15). С.24‑30.

17. Neuhaus W., Novalin S., М., Splechtna В., Petzelbauer I., Szivak A., Kulbe K.D. Optimization of an innovative hollow-fiber process to produce lactose-reduced skim milk. Appl Biochem Biotechnol 2006.134(1).1-14. doi: 10.1385/abab:134:1:1.

18. Harju M, Kallioinen H, Tossavainen O. Lactose hydrolysis and other conversions in dairy products: technological aspects. Int Dairy. 2012. 22(2). Р.104–109. doi:10.1016/j.idairyj.2011.09.011

19. Скрипнюк А.А., Рябцева С.А. Современные методы получения β-галактозидаз. Наука. Инновации. Технологии. 2014. 3. С. 197‑204.

20. Jiang T., Savaiano D. In vitro lactose fermentation by human colonic bacteria is modified by Lactobacillus acidophilus supplementation. J. Nutr. 1997. 127 (8). P. 1489‑1495. doi: 10.1093 / JN / 127.8.1489 .

21. Garman J., Coolbear T., Simart J. The effect of cations on the hydrolysis of lactose and the transferase reactions catalysed by b-galactosidase from six strains of lactic acid bacteria. Appl. Microbiol. Biotechnol. 1996. 46(1). Р. 22-27. doi: 10.1007 / s002530050778.

22. Moller P.L., Jorgensen F., Hansen O.C. Madsen S. M., Stougaard P. Intra- and extracellular β-galactosidases from Bifidobacterium bifidum and B. infantis: molecular cloning, heterologous expression, and comparative characterization. Appl. Environ. Microbiol. 2001. 67(5). Р. 2276-2283.

23. Collado M. C., Sanz Y. Induction of acid resistance in Bifidobacterium: a mechanism for improving desirable traits of potentially probiotic strains. J. Appl. Microbiol. 2007. 103(4). P. 1147–1157. doi: 10.1111/j.1365-2672.2007.03342.x.

24. Данильчук Т.Н., Ганина В.И., Головин М.А. Низколоактозные молочные продукты. Пути получения. Молочная промышленность. 2013. 11. С.41-42.

25. Рябая Н.Е., Головнева Н.А., Самарцев А.А. Селекция бифидобактерий по устойчивости к кислотному стрессу. Микробные биотехнологии: Фундаментальные и прикладные аспекты: сборник научных статей. Беларуская навука. 2015. Т.7. С. 57-68.

26. Токаев Э.С., Ганина В.И., Багдасарян А.С., Григоров Ю.Г., Перминов С.И., Вустина Т.В, Мозговая И.Н., Макаров В.В. Свойства единой синбиотической системы бифидобактерий с пребиотиком Fibregum . Биотехнология. 2006. 6. С. 51–62.

27. Дидух Н.А., Могилянская Н.А. К вопросу производства ферментированных молочных напитков диабетического назначения. Молочна промисловість. 2008. 3(46). С.44‑47.

28. Кігель Н.Ф., Шульга Н.М. Заквашувальні культури для ферментованих молочних продуктів – сьогодення та перспективи. Пищевые технологии. 2007. 2. С.24–26. URL http://dspace.nuft.edu.ua/jspui/handle/123456789/19751

29. Nekrasov P., Tkachenko N. Innovative technology of combined bifidus containing fermented milk drinks of functional purpose. Харчова наука і технологія 2014. 2(27). Р.49-56.

30. Патент № 83027 Україна С2 МПК A61K31/7016, A61K31/702, A61P1/04, C07H3/00 Штам bifidobacterium bifidum, композиція, що містить галактоолігосахариди, її застосування та спосіб виробництва речовини для стимулювання росту біфідобактерій, заявл. 30.06.2004, опубл. 10.06.2008, Бюл.№ 11.Заявник: КЛАСАДО ІНК.

31. Дідух Н.А Наукові основи розробки технологій молочних продуктів функціонального призначення. Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 05.18.16 – технологія продуктів харчування. – Одеська національна академія харчових технологій МОН України, Одеса, 2008.

32. Патент № 20422 Білорусь, С1 МПК C 12N 9/38 Спосіб отримання комплексу біологічно активних речовин, що включає β-галактозидазу, галактоолігосахариди і полісахариди, заявл. 01.08.2012, опубл. 30.04.2014. Заявник: Державна наукова установа "Інститут мікробіології Національної академії наук Білорусі "(BY).

33. Патент № 15050 Білорусь, С1 МПК C 12N 9/38, C 12N 1/20 Спосіб отримання позаклітинної β-галактозидази, заявл.14.07.2009, опубл. 28.02.2011. Заявник: Державна наукова установа "Інститут мікробіології Національної академії наук Білорусі "(BY).

34. Петров А.Н., Матвеенко А.С., Стрижко М.Н. Исследование штаммов микроорганизмов, обладающих β-галактозидазной активностью и их анализ. Техника и технология пищевых производств. 2013. 1. С.16-20.

35. Хамагаева И.С., Качанина Л.М., Тумурова С.М. Биотехнология заквасок пропионовокислых бактерий. Улан-Уде: Из-во ВСГТУ, 2006. 172 с. ISВN: 5-89230-197-4.

36. Артюхова С.И., Гаврилова Ю.А. Использование пробиотиков и пребиотиков в биотехнологии производства биопродуктов: Монография. Омск: издательство ОмГТУ, 2010. 112 с.

37. Данилов М.Б. Характеристика микроорганизмов, используемых в производстве молочных продуктов, по β-галактозидазний активности. Известия вузов. Пищевая технология. Издатель КубГТУ. 2002. 1. С.31.

38. Kanmani P., Satish K.R., Yuvaraj N., Paari K.A., Pattukumar V., Arul V. Probiotics and its functionally valuable products – A review. Critical reviews in food science and nutrition. 2013. 53 (6). P. 641–658. doi: 10.1080/10408398.2011.553752.

39. Митыпова Н. В. Разработка технологии концентрированной закваски на основе симбиоза пробиотических бактерий. Диссертация на соискание ученой степени кандидата технических наук за специальностью 05.18.07 - биотехнология пищевых продуктов, Улан‑Удэ, 2007.

40. Патент №56385 Україна А 7C12N1/2O, A23C9/12 Спосіб одержання бактеріального концентрату прямого внесення для продуктів спеціального призначення, заявл. 05.11.2001, опубл. 15.05.2003, Бюл № 5. Заявник: Технологічний інститут молока та м'яса УААН.

41. Karasova P., Spiwok V., Mala S., Kralova B., Russell N.J. Beta-galactosidase activity in psychrophic microorganisms and their potential use in food industry. Czech J Food Sci. 2002. 20. Р. 43-47. doi:10.17221/3508-cjfs

42. Дымар О.В., Соколовская Л.Н., Райский А.П. Комбинация ферментативного гидролиза лактозы и электродиализа - основа производства сгущенных и сухих молочных продуктов нового поколения. Пищевая промышленность: наука и технологии 2013.1. С.55‑64.

43. Синельников Б.М., Храмцов А.Г., Евдокимов И.А., Рябцева С.А., Серов А.В. Лактоза и ее производные: науч. ред. акад. РАСХН А.Г. Храмцов.- СПб.: Профессия, 2007. 768 с., ISBN 978-5-93913-137-7

44. Букуру Л. К., Скворцов Е. В., Багаева Т. В., Канарская З. А. Єффективность применения β–галактозидазы для получения низколактозного напитка на основе молочной сыворотки. Вестник технологического университета. 2017. 20(13). С.117-119.

45. Патент №37766 Україна U МПК A23C21/00 Спосіб виробництва низьколактозного біфідовмісного кисломолочного напою, заявл. 13.06.2008, опубл. 10.12.2008, Бюл.№ 23. Заявник: Одеська національна академія харчових технологій.

46. Патент № 60116 Україна U МПК A23C 21/00 Спосіб виробництва низьколактозного біфідовмісного йогурту функціонального призначення, заявл. 25.11.2010, опубл. 10.06.2011, Бюл.№ 11. Заявник: Одеська національна академія харчових технологій.

47. Патент №115612 Україна С2 МПК A23C 9/12, A23C9/127 Спосіб виробництва продукту кисломолочного низьколактозного, заявл. 09.03.2016, опубл. 27.11.2017, Бюл. № 22 Заявник: Інститут продовольчих ресурсів.

48. Хамагаева И.С. Теоретическое обоснование и разработка технологии кисломолочных продуктов на основе использования β-галактозидазы и бифидобактерий: Автореф. Дис. д-ра техн. наук. – Москва: МТИММП, 1989. 34 с.

49. Trojanová I, Vlková E, Rada V, Marounek M. Different utilization of glucose and raffinose in Bifidobacterium breve and Bifidobacterium animalis. Folia Microbiol (Praha). 2006.51(4).Р.320-324. doi: 10.1007/BF02931824.

50. Lin M.Y., Yen C.L., Chen S.H. Management of lactose maldigestion by consuming milk containing lactobacilli.Dig.Dis.Sci.1998.43(1).P. 133-137 doi:10.1023/А: 1018840507952.

51. Anderson D.G., Mc Kay L.L. In vivo cloning of lac-genes in Streptococcus lactis ML3 Appl. Environ. Microbiol. 1984. 47(2). P.245-249 doi: 10.1128 / AEM.47.2.245-249.1984.

52. Патент № 30077 Україна U МПК (2006) A23C21/00 Композиція для йогурту діабетичного призначення, заявл. 18.10.2007. Заявник: Одеська національна академія харчових технологій.

53. Арсеньева Т.П. Исследование и разработка низколактозных кисломолочных напитков лечебно-профилактического назначения. Санкт-Петербургский государственный университет низкотемпературных и пищевых технологий . НИУ ИТМО. 2010. 2. С. 4‑5.

54. Даниленко С.Г., Науменко О.В., Потемська О.І. Біотехнологія як основа сучасних технологій виробництва харчових продуктів. Продовольчі ресурси. 2019. 12. С. 64‑73. doi.org/10.31073/foodresources2019-12-07

55. Патент № 112353 Україна МПК C12N 1/20, C12 R 1/225, C12R 1/46 Спосіб консервування біомаси заквашувальних культур, заяв. від 27.04.2015, опубл.25.08.2015 Бюл.№8. Заявник: Даниленко С.Г., Кігель Н.Ф., Семенівська О.А.

56. Романчук І.О., Мінорова А.В. Дослідження процесу ферментативного гідролізу лактози у молочній сироватці. Вісник аграрної науки. 2006. 7. С.55-56.

57. Патент № 38784 Україна МПК А23С 21/00 Спосіб виробництва сироватки молочної гідролізованої згущеної, заявл.03.11.2006, опубл. 26.01.2009, Бюл № 2. Заявник: Єресько Г.О., Романчук І.О., Мінорова А.В., Недорізанюк О.П.

58. Романчук І.О., Моісеєва Л.О., Гондар О.П., Рудакова Т.В. Закономірності формування кисломолочних згустків в молочних сумішах з гідролізованою лактозою та підвищеним вмістом сухих речовин. Продовольчі ресурси. Серія: технічні науки. 2016. 6. С.107‑112.

59. Моісеєва Л.О., Романчук І.О., Мінорова А.В., Рудакова Т.В. Закономірності ферментативного гідролізу лактози у молочній сировині. Продовольчі ресурси. 2020.14. С.165‑174. doi.org/10.31073/foodresources2020-14-17.