Функциональный продукт питания

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных продуктов питания на основе растительного сырья и пробиотических микроорганизмов, предназначенных для быстрого приготовления. Продукт содержит биомассу пробиотических микроорганизмов, имеющих высокую супероксиддисмутазную активность не менее 16,3 ед/мг белка, выбранные из штаммов микроорганизмов: Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555 и/или Lactobacillus acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552, выращенные на питательной среде или питательной среде с добавлением сульфата марганца. При этом продукт высушен сублимацией, а соотношение между растительным пюре и биомассой пробиотических микроорганизмов в сухой смеси составляет от 5:1 до 9.1. Изобретение обеспечивает получение продукта питания, способного компенсировать дефицит биологически активных компонентов в организме, обеспечивать нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта и повысить жизнеспособность клеток к факторам старения организма. 1 табл.

 

Изобретение относится к пищевой промышленности, а именно к производству функциональных продуктов питания на основе растительного сырья и пробиотических микроорганизмов, предназначенных для быстрого приготовления.

В настоящее время при разработке функциональных продуктов питания широко применяются различные виды микроорганизмов и разные технологии. Так, в качестве ферментирующего компонента используют культуры различных бактерий - лактобактерий, непатогенных стафилококков и стрептококков. Лактобактерии и стрептококки являются факультативными анаэробами и обладают как антиоксидантными, так и прооксидантными свойствами. Одним из важнейших компонентов ферментативной защиты являются антиоксидантные ферменты, в первую очередь супероксиддисмутаза (СОД).

Например, известен кисломолочный продукт для детского, диетического и лечебного питания, в котором цельное, обезжиренное молоко или сливки сквашивают комбинацией лакто- и бифидобактерий видов L.acidophilus, Lc.cremoris, Lc.diacetilactis, B.bifidum и молочнокислых термофильных стрептококков при определенном соотношении, причем в исходный продукт вводят 80%-ный раствор СОД, а после сквашивания вводят 10-20% пюре, приготовленного из фруктовых порошков (патент RU 2092065, А 23 С 9/133, 1997).

Однако данный продукт является кисломолочным с привкусом фруктового пюре с коротким сроком хранения, а СОД вводят отдельно с противовоспалительной целью и для повышения вязкости готового продукта.

Согласно патенту RU 2187943, А 23 L 1/03, 2002, который является ближайшим аналогом к данному изобретению, изготавливают функциональный продукт питания, высушенный распылительной сушкой при температуре 200-400°С и способный восстанавливаться из сухой смеси, содержащей растительное пюре из различных овощей, ягод и фруктов и биомассу пробиотических микроорганизмов. При этом в полученном порошке сохраняют жизнеспособность, по меньшей мере, 1% микроорганизмов, выбранных из бифидобактерий, лактококков, лактобацилл, в т.ч. L.acidophilus, стрептококков, в т.ч. Streptococcus thermophilus, педиококков, стафилококков, микрококков, дрожжей, грибов.

Однако этот продукт не обладает высокой антиоксидантной СОД-активностью, что ограничивает его область полезного воздействия на организм. Кроме того, технология предусматривает высокую термообработку, что отражается на количестве жизнеспособных микроорганизмов в готовом продукте.

Задачей настоящего изобретения является создание продукта питания быстрого приготовления с повышенной биологической ценностью и антиоксидантной СОД-активностью, т.е. новыми функциональными свойствами.

Эта задача решается тем, что функциональный продукт питания, высушенный и способный восстанавливаться из сухой смеси, содержащей пюре из растительного компонента и биомассу пробиотических микроорганизмов, содержит биомассу пробиотических микроорганизмов, имеющих высокую супероксиддисмутазную активность не менее 16,3 ед/мг белка, одного из следующего вида микроорганизмов: Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552. При этом продукт высушен сублимацией, а соотношение между пюре из растительного компонента и биомассой пробиотических микроорганизмов в сухой смеси составляет от 5:1 до 9:1.

Растительное пюре может быть выбрано из группы: овощное пюре, овощефруктовое пюре, фруктовое пюре, овощное пюре с добавлением спирулины, фруктовое пюре с добавлением спирулины, овощефруктовое пюре с добавлением спирулины.

Дополнительно в качестве биомассы пробиотических микроорганизмов при приготовлении смеси могут быть добавлены, по меньшей мере, один из следующих микроорганизмов: L.acidophilus шт. 126, Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 ВКМП S-1539.

Таким образом, функциональный продукт питания быстрого приготовления с пробиотическими свойствами может быть овощным, фруктовым или комбинированным.

Авторами данного изобретения был задепонирован штамм L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552. Штамм найден в естественных условиях. Исходная культура получена из фецес здорового ребенка. Штамм L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552 получен в лаборатории МГУПБ и идентифицирован по морфологическим, культурально-биохимическим свойствам и содержанию ГЦ-пар в ДНК.

Культурально-морфологические особенности штамма: грамположительные, неподвижные, каталазоотрицательные палочки, спор не образуют. Палочки длинные, расположенные поодиночке и в коротких цепочках.

Продукт, синтезируемый штаммом: продуцирует преимущественно L(+)-изомер молочной кислоты; проявляет антагонистическую активность по отношению к патогенным и условно-патогенным микроорганизмам; обладает супероксиддисмутазной активностью.

Активность штамма, а также другие производственные показатели: количество клеток штамма на стерильном обезжиренном молоке составляет 5×10⁸-6,0×10⁹ в 1 см³. Предел кислотообразования на стерильном обезжиренном молоке составляет (265±5,0)°Т.

Способ определения активности штамма с указанием метода: 1-2 бактериологические петли свежеприготовленного штамма внести в 8-10 см³ стерильного обезжиренного молока, перемешать и термостатировать при температуре (37-40)°С в течение 14±2 ч. Должен образоваться равномерный по всему столбику молока молочный сгусток.

Условия и состав среды для ферментации: стерильное обезжиренное молоко. Генетические особенности штамма: ГЦ - 36,7 мол.%. Не патогенный.

Также авторами данного изобретения был задепонирован штамм Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555. Штамм найден в естественных условиях. Исходная культура получена из самоквасной простокваши. Штамм Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555 получен в лаборатории МГУПБ и идентифицирован по морфологическим, культурально-биохимическим свойствам и содержанию ГЦ-пар в ДНК.

Культурально-морфологические особенности штамма: грамположительные, неподвижные, каталазоотрицательные кокки. Клетки располагаются преимущественно в цепочках разной длины и в парах (диплококки).

Продукт, синтезируемый штаммом, продуцирует правовращающую молочную кислоту и обладает супероксиддисмутазной активностью.

Активность штамма, а также другие производственные показатели: количество клеток штамма на стерильном обезжиренном молоке составляет 3×10⁸-8,0×10⁸ в 1 см³. Предел кислотообразования на стерильном обезжиренном молоке составляет (102±5,0)°Т.

Способ определения активности штамма с указанием метода: 1-2 бактериологические петли свежеприготовленного штамма внести в 8-10 см³ стерильного обезжиренного молока, перемешать и термостатировать при температуре (37-42)°С в течение 14±2 ч. Должен образоваться равномерный по всему столбику молока молочный сгусток.

Условия и состав среды для ферментации: стерильное обезжиренное молоко. Генетические особенности штамма: ГЦ - 39,4 мол.%. Не патогенный.

Определение супероксиддисмутазной активности проводилось по известной методике (см. Вартанян Л.С., Гуревич С.М. - Вопросы медицинской химии, 1982, Т.28, вып.5. С.23-26). Для исследования были использованы культуры, выращенные на обезжиренном молоке в присутствии соли сульфата марганца (из расчета 50 мМ Мn²⁺) и в его отсутствие.

Данные о супероксиддисмутазной активности (СОД) приведены в таблице.

Таблица
Микроорганизмы	Активность СОД, ед/мг белка
Streptococcus thermophilus СТГН-9	16,3
Streptococcus thermophilus СТГН-9, выращенные на питательной среде с добавлением сульфата марганца	26,0
L.acidophilus АГН-3	22,5
L.acidophilus АГН-3, выращенные на питательной среде с добавлением сульфата марганца	27,4

Техническим результатом заявленного изобретения является создание пищевого продукта быстрого приготовления с новыми функциональными свойствами. А именно наряду с основными пробиотическими свойствами продукт обладает высокими антиоксидантными показателями за счет активности СОД, которая осуществляет дисмутацию супероксидных радикалов в организме человека, предупреждает процессы перекисного окисления липидов, окисления белков, ДНК и преждевременного старения организма.

Активность СОД культур молочнокислых бактерий важна не только для оптимизации ферментативных процессов, но и для регулирования развития микроорганизмов в субстрате, в котором они развиваются и где могут создаваться условия, способствующие развитию у них окислительного стресса. Для нормального функционирования клетки необходим баланс между процессами генерирования и утилизации активных форм кислорода (АФК). Активные формы кислорода, такие как супероксидный радикал О₂ ^-, пероксид водорода и гидроксильный радикал образуются при взаимодействии бактерий с кислородом, а также накапливаются в ферментируемом субстрате в процессе происходящих в нем биохимических реакций и под действием различных физических факторов (например, света). Они оказывают негативное действие на молочнокислые бактерии и приводят к развитию окислительного стресса. Антиоксидантная защита у бактерий осуществляется как ферментативным, так и неферментативным путем. Важнейшим компонентом ферментативной защиты являются антиоксидантные ферменты и в первую очередь СОД, которая осуществляет дисмутацию супероксидных радикалов. По литературным данным известно, что лактобактерии и стрептококки синтезируют преимущественно марганецсодержащую СОД. В присутствии солей марганца Мn²⁺ активность СОД у культур повышается. Для пробиотических культур этот показатель имеет большое значение, т.к. он свидетельствует о способности клеток молочнокислых бактерий осуществлять связывание супероксидных радикалов, образующихся в реакциях обмена в организме человека, и тем самым предотвращать развитие патологических процессов, связанных с окислением белков, липидов, ДНК.

Функциональные продукты питания согласно настоящему изобретению могут быть рекомендованы для диетического и профилактического питания, а также для детского, геродиетического питания людей при высокой нервной нагрузке, для питания спортсменов, а также для массового потребителя.

Технология получения таких продуктов достаточно проста и не требует дополнительного введения СОД, поскольку ее содержат культуры микроорганизмов. Сами продукты удобны в употреблении и благополучны с точки зрения хранения и развития посторонней микрофлоры, как правило, вызывающей изменение органолептических характеристик и товарного вида готового продукта.

Растительные компоненты: овощное пюре, овощефруктовое пюре, фруктовое пюре, овощное пюре с добавлением спирулины, фруктовое пюре с добавлением спирулины, овощефруктовое пюре с добавлением спирулины играют роль носителей клеток, а также выполняют защитную функцию для клеток в процессе сублимационной сушки, приостанавливают их метаболическую активность в процессе хранения продукта, а также обусловливают повышение биологической ценности продукта. Удлинению срока хранения готового продукта способствует также его низкая влажность 1-4%.

Способ осуществляется следующим образом.

Фрукты (яблоко, груши, слива, персик, фейхоа, киви) и/или овощи (морковь, свекла, тыква) моют, очищают, режут на кусочки размером 2×2 см. Овощи бланшируют в горячей воде с температурой 90-95°С в течение 5 мин. Подготовленные фрукты и овощи измельчают в блендере до получения гомогенной массы - пюре.

Биомассу пробиотических клеток с высокой СОД-активностью получают следующим образом. Микроорганизмы Streptococcus thermophilus СТГН-9 и L.acidophilus АГН-3 выращивали на питательной среде - обезжиренном молоке. Клеточную биомассу наращивали при температуре 37°С: стрептококки в течение 24 ч, лактобактерии - 72 ч. Для повышения СОД-активности штаммов Streptococcus thermophilus СТГН-9 и L.acidophilus АГН-3 в питательную среду для выращивания добавляли 50 мМ сульфата марганца.

Культуральную жидкость центрифугируют при 6000 об/мин в течение 20 мин. Осадок используют для внесения во фруктовое и/или овощное пюре. При необходимости в пюре вводят раствор порошка спирулины, который наряду с фруктовым и овощным пюре является носителем для микроорганизмов, а также криопротектором при сушке пробиотических микроорганизмов.

К вышеуказанным пробиотическим микроорганизмам с антиоксидантными свойствами при приготовлении смеси можно вводить дополнительные пробиотические микроорганизмы, по меньшей мере один из следующих: L.acidophilus шт. 126, Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 ВКМП S-1539.

Смесь пюре с микроорганизмами перемешивается и подвергается сублимационной сушке: смесь замораживают при температурах не выше -20°С, высушивание в вакууме осуществляют при температуре сублимации минус 25 - минус 35°С с последующим досушиванием при максимальной температуре материала 45-50°С до конечной влажности 1-4%.

Каждый из микроорганизмов в отдельности или в сочетании с другим из указанного в формуле изобретения может быть использован в данном изобретении, а именно: Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555; L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552; Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555 в сочетании с L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552. Для увеличения СОД-активности в питательную среду добавляют сульфат марганца, и выращенные на ней вышеуказанные микроорганизмы можно использовать отдельно или в сочетании. Возможны сочетания культур пробиотических микроорганизмов названных выше штаммов, выращенных на питательной среде, содержащей сульфат марганца и без добавления сульфата марганца.

Для специалиста в данной области очевидна возможность различных комбинаций компонентов, исходя из приведенных ниже примеров.

Существует возможность введения различных вкусоароматических добавок в процессе приготовления продукта для коррекции органолептических свойств продукта.

Готовый продукт представляет собой сухую смесь после сублимационной сушки в виде порошка или мелких кусочков растительной ткани, легко восстанавливаемый в теплой воде в виде овощного и/или фруктового пюре для непосредственного употребления. Данная технология обеспечивает получение в сухой смеси количества клеток пробиотических культур не менее 10⁷ KOE/1 г.

Функциональный продукт может быть использован самостоятельно, или он может быть добавлен к различным сухим продуктам быстрого приготовления, требующим восстановления жидкостью, или он может добавляться к фруктовым и овощным нектарам при их восстановлении, а также может быть использован как полуфабрикат для получения биомороженого, кондитерских изделий (драже, ирис).

Изобретение иллюстрируется следующими примерами, которые ни в коем случае не ограничивают воплощение данного изобретения, что должно быть понятно квалифицированному специалисту в этой области.

Пример 1: К 18 кг яблочного пюре добавляют 2 кг биомассы L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552, перемешивают и раскладывают в лотки слоем толщиной 8-10 мм, помещают на предварительно охлажденные до минус 40°С полки сублимационной установки и замораживают в течение 3-3,5 ч. Сушку продукта осуществляют при температуре сублимации минус 25 - минус 35°С и температуре греющих плит 40-45°С в течение 26-30 ч. Затем продукт оставляют под вакуумом на 10-12 ч. Сухой готовый продукт упаковывают в пакеты из полимерной металлизированной пленки.

Готовый продукт содержит лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 11×10⁹ KOE/1 г.

Пример 2: Пюре из моркови бланшируют в пароварке при 90°С в течение 5 мин. 5 кг пюре смешивают с 1 кг биомассы L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, и 1 кг 20% раствора порошка спирулины в миксере. Сублимационную сушку продукта осуществляют, как в примере 1. Готовый продукт содержит лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 10×10⁹ КОЕ/1 кг.

Пример 3: Пюре из свеклы бланшируют в пароварке при 80°С в течение 20 мин. 5 кг пюре смешивают с 1,5 кг биомассы L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552 и Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, взятых в соотношении 1:1. К смеси добавляют 1 кг 30% раствора спирулины, перемешивают. Сублимационную сушку продукта осуществляют, как в примере 1. Готовый продукт содержит молочнокислые стрептококки и лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 8×10⁸ и 11×10⁹ КОЕ/1 г соответственно.

Пример 4: 5 кг пюре из фруктов (груша, яблоко, слива) смешивают с 1 кг биомассы Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555 и 1,5 кг 20% раствора спирулины, перемешивают. Сублимационную сушку осуществляют, как в примере 1. Готовый продукт содержит стрептококки с высокой СОД-активностью в количестве 10×10⁹ КОЕ/1 г.

Пример 5: 10 кг пюре из фруктов смешивают с 1 кг биомассы Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, и 1 кг Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 ВКМП S-1539. Сублимационную сушку осуществляют, как в примере 1. Готовый продукт содержит бифидобактерии и молочнокислые стрептококки с высокой СОД-активностью в количестве 9×10⁸ КОЕ/1 г.

Пример 6: 9 кг пюре из фруктов смешивают с 0,5 кг Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, и 0,5 кг L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, а также с 1,2 кг Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 ВКМП S-1539 и L.acidophilus шт. 126 в соотношении 1:1, перемешивают и добавляют 1 кг 30% раствора спирулины, перемешивают повторно. Сублимационную сушку проводят, как в примере 1. Готовый продукт содержит молочнокислые стрептококки и лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 8×10⁸ и 11×10⁹ KOE/1 г, а также бифидобактерии и лактобактерии в количестве 8×10⁸ и 10×10⁹ КOE/1 г.

Пример 7: 5 кг пюре, приготовленного по примеру 3, смешивают с 1 кг Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, 0,2 кг биомассы Bifidobacterium bifidum ГСБ-15 ВКМП S-1539 и L.acidophilus шт.126 в соотношении 1,5:2,3 и добавляют 1 кг 10% раствора спирулины, затем смесь перемешивают. Сублимационную сушку продукта осуществляют, как в примере 1. Готовый продукт содержит молочнокислые стрептококки и лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 8×10⁸ и 11×10⁹ KOE/1 г соответственно, а бифидобактерии и лактобактерии в количестве 8×10⁸ и 8×10⁹ КОЕ/1 г.

Пример 8: Приготовление пюре осуществляют по примеру 2 и примеру 4. 2,5 кг пюре (по примеру 2) и 3,5 кг пюре (по примеру 4) смешивают с 1 кг биомассы L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552 и 0,5 кг L.acidophilus шт.126. Сублимационную сушку осуществляют по примеру 1. Готовый продукт содержит лактобактерии с высокой СОД-активностью.

Пример 9: Приготовление пюре по примеру 3 и примеру 2. 3 кг пюре (по примеру 3) и 2 кг пюре (по примеру 2) смешивают с 1,5 кг биомассы Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКМП В-8555, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552 и L.acidophilus АГН-3 ВКМП В-8552, выращенного на среде с добавлением сульфата марганца, перемешивают. Сублимационную сушку осуществляют по примеру 1. Готовый продукт содержит молочнокислые стрептококки и лактобактерии с высокой СОД-активностью в количестве 10×10⁹ и 12×10⁹ КОЕ/1 г.

Таким образом, функциональные продукты питания согласно настоящему изобретению способны компенсировать дефицит биологически активных компонентов (антиоксидантов и пробиотических веществ) в организме, поддерживать нормальную функциональную активность органов и систем, снизить риск развития различных заболеваний и патологий, поддерживать на необходимом физиологическом уровне состояние и количество полезной микрофлоры в организме человека, обеспечивать нормальное функционирование желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и повысить жизнеспособную активность клеток к факторам старения организма.

Функциональный продукт питания, высушенный и способный к восстановлению, характеризующийся тем, что он содержит пюре из растительного компонента и биомассу пробиотического микроорганизма штамма Streptococcus thermophilus СТГН-9 ВКПМ В-8555 и/или Lactobacillus acidophilus АГН-3 ВКПМ В-8552, имеющего супероксиддисмутазную активность не менее 16,3 ед/мг белка, выращенную на питательной среде предпочтительно с добавлением сульфата марганца при соотношении между растительным компонентом и биомассой пробиотических микроорганизмов в сухой смеси от 5:1 до 9:1.