A hagyományos koreai erjesztett élelmiszerekből izolált funkcionális, magas fehérjetartalmú tejsavbaktériumokkal erjesztett ital előállítása

Absztrakt

Bevezetés

Kimutatták, hogy a probiotikus baktériumok hatással vannak az immunrendszer fokozására, valamint a bél-, hüvelyi és urogenitális fertőzések, a hasmenés és a gyomorhurut megelőzésére, az enterális és az élelmiszer által szállított mikrobiális kórokozók gátlásával (Walsh et al., 2010). A fogyasztók érdeklődése a probiotikus baktériumokat és prebiotikumokat tartalmazó funkcionális élelmiszerek iránt hatalmas piacot hozott létre, és piaci részesedésük továbbra is növekszik (Rathore et al., 2012; Walsh et al., 2010). A táplálkozási előnyökkel rendelkező élelmiszerek fogyasztói igényei szintén gyorsan javulnak, ami különféle hozzáadott értékű tejtermékek előállítását eredményezte (Shiby et al., 2013). A közelmúltban a fogyasztásra kész (RTD) fehérje italok értékesítése a szupermarketek disztribúcióján keresztül nőtt.

A fehérjék mint esszenciális aminosavforrások értéke jól dokumentált, de a közelmúltban felismerték, hogy az étkezési fehérjék számos más funkciót kifejtenek in vivo biológiailag aktív peptidek révén. Az ilyen peptidek inaktívak az alapfehérje szekvenciáján belül, és emésztőrendszeri enzimekkel szabadulhatnak fel a gyomor-béltranzit alatt, vagy fermentációval vagy éréssel az élelmiszer-feldolgozás során (Korhonen, 2009). Különösen a tejfehérjéket tekintik energiaforrásnak és esszenciális aminosavaknak, amelyekre szükség van a fiziológiai funkciók növekedéséhez és fenntartásához (Unal és Akalm, 2012).

A tejsavófehérje, amely fontos táplálkozási és funkcionális tulajdonságokkal rendelkező értékes élelmiszer-összetevő, elismert funkcionális élelmiszer-összetevő. A kereskedelmi forgalomban lévő tejsavófehérjéket GRAS (Generally Recognized As Safe) anyagnak tekintik az élelmiszeripari termékek alkalmazásában (Sinha et al., 2007). A tejsavó-összetevők széles választéka áll rendelkezésre joghurt és erjesztett italok gyártásához, beleértve az édes tejsavóport (SWP), a tejsavófehérje-koncentrátumot (WPC), a tejsavófehérje-izolátumot (WPI) és a speciális WPC-ket (Hugunin, 2008). A tejsavófehérjék magas biológiai értékkel rendelkeznek, és felülmúlják a többi fehérjét, mint például a tojás, a szója és a tej kazeinjei, elsősorban magas elágazó láncú esszenciális aminosavak miatt (Pescuma és mtsai., 2010; Shiby és mtsai., 2013).

A tejsavó alapú tejsavas italok a nem hagyományos tejtermékek feltörekvő szegmensét jelentik, amelyek érzékszervi, fizikai és kémiai jellemzést igényelnek a minőség-ellenőrzés és a termékfejlesztés szempontjából (Almeida et al., 2009). Ezen egészségügyi italok fogyasztói elfogadása azonban attól függ, hogy milyen táplálkozási italok fejlődnek ki, amelyek tárolásuk és fogyasztásuk során megőrzik kívánatos megjelenésüket, állagukat és ízbeli jellemzőiket (Shiby et al., 2013). Savófehérjéken alapuló folyékony termékek számos készítményét fejlesztették ki jellemzőik javítása érdekében (Almeida et al., 2009; Athanasiadis et al., 2004; Djurić et al., 2004; Pescuma et al., 2010: Shiby et al., 2013). Vizsgálataikban azonban a termékek fehérjetartalma kevesebb, mint 5%. A tejsavófehérjék, amelyek nem módosulnak nagyobb hőstabilitás érdekében, nem lesznek stabilak, mivel egyedüli összetevők 3% -nál magasabb fehérjetartalom mellett, vagyis magas hőkezeléssel gélesednek vagy kicsapódnak (Rittmanic, 2008). Egy tipikus joghurt és görög joghurt átlagosan 3, illetve 6,7 g fehérjét tartalmaz 100 g adagban. A kereskedelmi forgalomban lévő fehérje italok vagy turmixok fehérjetartalma többnyire 6 és 10% között mozog.

A tanulmány célja egy új, funkcionális erjesztett, magas fehérjetartalmú savóital-ital megalkotása, tejsavófehérje és tejsavbaktériumok felhasználásával, amelyeket a koreai hagyományos erjesztett élelmiszerekből izoláltak. A tenyésztés potenciális problémája azonban a növényi eredetű probiotikumok alkalmazása magas fehérjetartalmú tejalapú termékekben; következésképpen ez a probiotikum potenciálisan alkalmatlan lenne a tej alapú termék növekedésére. Ezenkívül az inkubációs idő nagymértékben összefügg az üzem termelési kapacitásával. A fermentációs idő csökkenése növelheti az üzem termelési kapacitását, és jelentősen csökkentheti a termelési költségeket (Hugunin, 2008). Kereskedelmi törzset, a Lactococcus lactis R704-et választottuk keverékként zöldség eredetű tejsavbaktériumokkal, amelyeket az előző vizsgálatban kimchiből izoláltunk, mivel ezt széles körben használják erjesztett tej, sajt és joghurt ipari előállítására (Khalid et al., 2011 ).

Ezért ezt a vizsgálatot (1) azért hajtották végre, hogy optimalizálják az elfogadható érzékszervi tulajdonságokkal rendelkező fermentált tejsavó ital kifejlesztésének körülményeit, (2) funkcionális tulajdonságok, például antioxidáns és antimikrobiális aktivitás meghatározására, és (3) a a termék.

Anyagok és metódusok

Törzsek és anyagok

A Lactobacillus plantarum DKL 121 törzset kimchi mintákból izoláltuk, és glicerin állományokban -20 ° C-on tartottuk. Négy kereskedelmi törzs: Lactobacillus helveticus (LH 166, Culture System Inc, USA), Lactobacillus plantarum (LP-5, Culture System Inc, USA), Streptococcus thermophiles (ST-Body 1, Christian Hansen, Dánia) és Lactococcus lactis (L lactis R704, Christian Hansen, Dánia) ebben a vizsgálatban a felhasználás céljától függően használtuk.

Tejsavófehérje-koncentrátumot (WPC 80) és sovány tejet a Sung Poon Co.-tól (Korea), illetve a szöuli tejet (Korea) vásároltunk. Az 1. táblázat bemutatja ezen tejtermék-összetevők összetételét. A szacharózt a CJ Co.-tól (Korea) szerezték be. Az összes többi vegyszer és reagens analitikai minőségű volt, és a Sigma-Aldrich-től (USA) vásárolták.

Asztal 1.

Koncentráció (g/100 g por)WPCSMP

Fehérje	80	35
Zsír	0.1	52
Laktóz	6.5	1.0

Erjesztési feltétel

A mintákat 2 óránként, 24 órás inkubálás alatt vettük ki a pH, a titrálható savasság és az életképes sejtek számának mérésére. A baktériumok szaporodását figyelték meg az életképes telepek felsorolásával az MRS agarlemezeken, amelyeket 37 ° C-on 48 órán át inkubáltak.

Erjesztett tejsavóital gyártása

Erjesztett savóital készült 11% (w/v) WPC 80, 2% (w/v) sovány tejpor és 10,3% cukor felhasználásával. Mindegyik törzset háromszor szubkultúráztuk MRS-táptalajban 37 ° C-on. Az összes száraz összetevőt steril vízben oldjuk, és homomixerrel (IKA, Japán) homogenizáljuk 10 000 fordulat/perc sebességgel. Ezt az elegyet 70 ° C-on 30 percig pasztörizáltuk, körülbelül 40 ° C-ra hűtöttük, 20 ml/l (108 CFU/ml) sebességgel oltottuk be és 10 órán át 37 ° C-on fermentáltuk. A kapott FWB-t steril üvegpalackokban osztották szét és 4, 10 és 15 ° C-on tárolták 28 napig. Az életképes sejtszámot, a pH-t és a titrálható savasságot 0, 7, 14, 21 és 28 napos tárolás után mértük. A kereskedelmi törzseket (LH 166 vagy ST-Body 1) tartalmazó FWB-ket szintén a fentiek szerint állítottuk elő, a fermentációs idő kivételével. Az FWB fermentációs ideje Lactobacillus helveticus LH 166-tal és ST-testtel 13, illetve 14,5 óra volt.

Proteolitikus aktivitás vizsgálata

A proteolitikus aktivitást agar-diffúziós módszerrel értékeltük. 1,6% (w/v) sovány tejet és 1,5% (w/v) agart tartalmazó tejagar lemezeket készítettünk. Minden egyes törzsből háromszáz µl-t oltottunk be 108 CFU/ml végkoncentrációban. 48 órán át 37 ° C-on végzett inkubálás után gátló zóna hiányát figyeltük meg. Mindegyik lemezen megvizsgáltuk a tiszta zónákat.

A fizikai tulajdonságok mérése

A pH-mérést szobahőmérsékleten végeztük digitális pH-mérővel (Orion 3 star, Thermo Scientific, Korea). A tejsav százalékában kifejezett titrálható savasságot 9 ml minta 0,1 N NaOH-oldattal történő titrálásával mértük, amíg az anyag el nem érte a fenolftalein végpontját. A viszkozitást dinamikus viszkoziméterrel mértük (RVDI, Brookfield, USA).

A kémiai elemzés mérése

A szerves savtartalmat nagy teljesítményű folyadékkromatográfiával (HPLC) határoztuk meg, amely UV/látható detektorból állt (Waters 410, Waters, USA). Öt ml mintát összekevertünk 5 ml 0,0085 N H2SO4-tal, és szobahőmérsékleten 2 órán át állni hagytuk. Ezt az elegyet 4000 g-vel 10 percig centrifugáltuk, majd fecskendős szűrővel (0,22 um pórusmérettel) leszűrtük. A kromatográfiás elemzést hidroszféra C 18 oszlopon (4,6 mm × 150 mm, szemcseméret 5 um, YMC, Japán) végeztük. Az alkalmazott mobil fázis 0,0085 N H2SO4 volt. A minták (20 ul) kromatográfiás elválasztását állandó, 0,6 ml/perc áramlási sebességgel hajtottuk végre. A koncentrációt a szokásos szerves savakkal (ecetsav és tejsav) kapott csúcsterület alkalmazásával számítottuk ki.

A DPPH gyökfogó aktivitás mérése

Ez a módszer a szabad gyök DPPH (1,1-difenil-2-pikrilhidrzil) redukcióján alapszik. 0,2 mM/l DPPH gyökoldatot készítettünk 99% -os etanolban. Mindegyik minta 100 µl-es alikvot részét adtuk 1 ml 0,2 mM DPPH-oldathoz, amely 50 µl etanolt tartalmaz. Óvatos keverés után az oldatot 30 percig 37 ° C-on inkubáltuk. Az abszorbanciát 515 nm-en mértük UV-spektrofotométerrel (X-ma 1200, Human Co., Korea). Troloxot használtunk referencia antioxidánsként 0,1 mg/ml koncentrációban. A szabadgyökök eltávolító tevékenységét a következőképpen számoltuk:

[(1 - (minta O.D./vak O.D.)) × 100]

Vas (antioxidáns) hatás csökkentése (FRAP)

Ezt a módszert alkalmazták a minták reduktív erejének mérésére. A FRAP reagenst 300 mM nátrium-acetát-puffer (pH 3,6), 10 mM 2,4,6-tripiridil-s-triazin (TPTZ) és 20 mM FeCl3 összekeverésével állítottuk elő 10: 1: 1 (v/v) arányban. v/v). Minden mintából 1 ml-t keverünk 100 µl triklór-ecetsavval, keverés közben, majd 10 percig 9300 g-vel centrifugáljuk. A felülúszót (40 ul) összekevertük 1,2 ml FRAP reagenssel és 20 ul desztillált vízzel; majd ezt a keveréket 5 percig 37 ° C-on inkubáltuk. Az abszorbanciát 593 nm-en mértük spektrofotométer alkalmazásával, vakként ionmentesített vizet használva. Troloxot használtunk pozitív kontrollként. Az eredményeket mikromol Fe (II) -ben fejeztük ki, lineáris kalibrációs görbe felhasználásával, különböző FeSO4-koncentrációkkal.

Antimikrobiális aktivitás vizsgálata

Staphylococcus aureust és Salmonella entericát használtunk teszttörzsként az FWB minták antimikrobiális hatásainak értékelésére. Ezeket a törzseket 18 órán át 37 ° C-on LB táptalajban inkubáltuk, majd 0,15 ml sejttenyészetet terítettünk az LB agarra. A papírkorongot (átmérője, 10 mm) beáztattuk 100 ul minden FWB mintából. Az áztatott papírkorongokat minden lemez felületére helyezték. Miután aerob körülmények között 18 órán át 37 ° C-on inkubáltuk, mindegyik lemezt megvizsgáltuk a papírkorong körüli tiszta gátlási zónák tekintetében.