Принципы разработки технологий кисломолочной продукции с повышенным антиоксидантным потенциалом

Abstract

Кисломолочные продукты представляют собой многокомпонентные системы, антиоксидантный потенциал которых формируется как за счет нативных компонентов молока, так и в результате метаболической активности молочнокислых микроорганизмов в процессе ферментации. При этом количественное влияние отдельных метаболитов микроорганизмов, включая органические кислоты, аминокислоты и глутатион, на результирующий антиоксидантный статус продукта остается недостаточно изученным. На примере 126 образцов кисломолочных продуктов, ферментированных штаммами Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus и Streptococcus thermophilus, проведена их кластеризация методом k-средних с последующим анализом главных компонент. Метаболитный профиль оценивали по содержанию 17 аминокислот, 6 органических кислот (молочная, лимонная, уксусная, янтарная, муравьиная и щавелевая), общего и восстановленного глутатиона; антиоксидантную активность определяли амперометрическим методом. Установлено, что образцы разделяются на 9 кластеров, охватывающих диапазон антиоксидантной активности от 5,37 до 16,50. Наибольший вклад в разделение вносят молочная, лимонная, уксусная и янтарная кислоты, аргинин и глутатион. Выявлено, что метаболитный профиль задает общую структуру выборки, но не определяет антиоксидантную активность однозначно, что указывает на многофакторный и нелинейный характер зависимости между метаболитным составом и антиоксидантным потенциалом и на необходимость построения прогностической модели. Результаты кластеризации и выявленные ключевые метаболиты легли в основу направленного подбора компонентов противолучевой добавки «БиоРад» и были использованы при разработке технологий кисломолочной продукции БиоРад с повышенным антиоксидантным потенциалом, включая линейку из 7 продуктов (ацидофильный напиток, кефир, йогурт, творог, творожная паста, творожный десерт). Разработана техническая документация для производства продукции. Полученные результаты создают основу для перехода к прогностическому моделированию антиоксидантного потенциала ферментированных молочных систем. Fermented milk products are multicomponent systems whose antioxidant potential is formed both by native milk components and through the metabolic activity of lactic acid microorganisms during fermentation. However, the quantitative contribution of individual microbial metabolites, including organic acids, amino acids, and glutathione, to the resulting antioxidant status of the product remains insufficiently studied. Using 126 samples of fermented milk products fermented with strains of Lactobacillus acidophilus, Lactobacillus bulgaricus, and Streptococcus thermophilus, k-means clustering followed by principal component analysis was performed. The metabolite profile was assessed by the content of 17 amino acids, 6 organic acids (lactic, citric, acetic, succinic, formic, and oxalic), and total and reduced glutathione; antioxidant activity was determined by an amperometric method. It was found that the samples separated into 9 clusters covering an antioxidant activity range from 5.37 to 16.50. Lactic, citric, acetic, and succinic acids, arginine, and glutathione made the greatest contribution to the separation. It was revealed that the metabolite profile defines the overall structure of the sample set but does not unambiguously determine antioxidant activity, indicating a multifactorial and nonlinear relationship between metabolite composition and antioxidant potential and the need to build a predictive model. The clustering results and the identified key metabolites formed the basis for the targeted selection of components for a radioprotective supplement and were used in the development of technologies for BioRad fermented milk products with enhanced antioxidant potential, including a line of seven products (acidophilic beverage, kefir, yogurt, cottage cheese, curd paste, curd dessert). Technical documentation for product manufacturing has been developed. The obtained results provide a foundation for moving toward predictive modeling of the antioxidant potential of fermented milk systems.