Бифидочипсы с Bifidobacterium longum

ПРОБИОТИЧЕСКИЕ КАРТОФЕЛЬНЫЕ ЧИПСЫ 

Жизнеспособность лиофилизированных пробиотических молочнокислых бактерий в картофельных чипсах и их влияние на окисление масла 

Резюме: Для производства нового пищевого продукта, содержащего пробиотики, были выбраны картофельные чипсы, как наиболее предпочтительный фастфуд. Предпочтительно, чтобы он сохранялся в течение длительного периода без окисления. Целью настоящего исследования было сравнение картофельных чипсов, содержащих две лиофилизированные пробиотические молочнокислые бактерии (Bifidobacterium longum ATCC 15708 и Lactobacillus helveticus LH-B02), с целью замедления окисления липидов. Лиофилизацию пробиотиков проводили в двух криопротекторных средах - обезжиренном молоке (SM) и желатине/глицерине (GG) в качестве безлактозной среды. Результаты показали, что среды GG и SM наиболее пригодны для лиофилизации B. longum и L. helveticus соответственно. Лиофилизированные живые клетки инкорпорировали в картофельные чипсы, упаковывали и оценивали их влияние на окисление масла. Результаты показали, что лиофилизированный B. longum в SM оставался живым при 6,5 log КОЕ/г в течение 4 месяцев при температуре 30 °C. Интересно, что пакеты с картофельными чипсами, содержащие B. longum, лиофилизированный в среде SM, демонстрировали снижение пероксидного значения (PV) и кислотного значения (AV) экстрагированного масла на 40,13% и 25% соответственно по сравнению с контрольными пакетами. Созданные пробиотические картофельные чипсы, содержащие B. longum, удовлетворяют критериям пробиотического продукта помимо первичного качества и сенсорных признаков.

1. Введение

Сегодня в условиях напряженного образа жизни люди, особенно молодые и подростки, предпочитают употреблять «готовые к употреблению» закуски. Наиболее популярным и чрезмерно потребляемым продуктом являются картофельные чипсы, которые едят в качестве закуски или гарнира. Картофельные чипсы можно употреблять 3 раза в неделю или более [1,2]. Картофельные чипсы считаются крахмалистым продуктом (общее содержание углеводов в диапазоне 60–63,6%) в дополнение к жиру (33–40%) и пищевым волокнам (1–1,6%) [3–5]. Чипсы также содержат другие важные микроэлементы, такие как натрий (480 мг / 100 г) и калий (166 мг / 100 г) [3]. Картофель также содержит различные фитонутриенты, особенно каротиноиды и фенольные кислоты, в основном хлорогеновую кислоту [6,7].

При жарке на глубоком масле картофельные чипсы поглощают значительное количество масла. Конечное содержание жира колеблется от 35% до 38% в зависимости от общей массы [8]. Эти высокие уровни масла не только важны для качества питательных веществ, но и оказывают доминирующее влияние на вкус, поступление калорий и срок их хранения [9]. Высокое соотношение поверхности и объема картофельных чипсов приводит к окислительному разрушению хранящегося продукта. Кроме того, окисление липидов может привести к изменению функциональной, сенсорной и пищевой ценности продукта, что снижает его потребительскую приемлемость [4]. Как известно, потребление окисленного масла приводит к различным заболеваниям, таким как атеросклероз и рак [10]. Уровень окисления содержащегося в картофельных чипсах масла и сопутствующее образование посторонних ароматизаторов в конечном счете оценивают с помощью некоторых тестов, таких как пероксидное значение (PV), кислотное значение (в виде свободных жирных кислот) (AV) и уровни конъюгированных диенов (CD), образующихся при окислении [11]. Были изучены различные химические и природные антиоксиданты, замедляющие окисление липидов жиров и масел в обработанных пищевых продуктах [4,12].

Пробиотики - это живые микроорганизмы, которые при введении в адекватных количествах приносят пользу здоровью хозяина, как это определено Продовольственной и сельскохозяйственной организацией / Всемирной организацией здравоохранения [13]. Каждый зарегистрированный пробиотик должен быть одобрен Управлением по контролю за продуктами и лекарствами (FDA) как общепризнанный как безопасный (GRAS) [14]. Сегодня большинство коммерчески доступных пробиотиков относятся к родам Lactobacillus и Bifidobacterium. Многие из них уже использовались в качестве пробиотиков в различных молочных [15,16] и немолочных продуктах [17,18]. Помимо их бесчисленных эффектов на здоровье кишечника, они показали множество преимуществ, таких как антимикробная активность, способность модулировать иммунный ответ, улучшение желудочно-кишечных экосистем [19,20] и противоопухолевая активность [21]. Несколько исследований in vitro подтвердили сильную антиоксидантную силу некоторых пробиотиков, особенно штаммов Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus [10].

Ожидается, что продукты, содержащие пробиотические микроорганизмы, будут иметь многообещающее будущее. Задача состоит в том, чтобы сохранить жизнеспособные культуры в конечном продукте в течение самого длительного периода. Сублимационная сушка (лиофилизация или криодезикация) является наиболее часто используемым методом обезвоживания пробиотических культур для стабилизации пробиотиков в функциональных продуктах [30]. Сублимационная сушка включает обезвоживание путем сублимации замороженного льда, присутствующего в молекулах. Это предпочтительный метод для соединений, которые являются термически чувствительными и склонными к окислению, поскольку он работает в высоком вакууме и при низких температурах [31]. Лиофилизированные пробиотические бактерии широко используются для фармацевтического применения [32] и пищевых продуктов, таких как колбасы [33], соевые батончики [34], яблочные закуски [35] и многие молочные продукты [36–38]. Шоколад, как наиболее потребляемая сладость, хотя он и богат жирами и сахарами, также был испытан в качестве носителя для лиофилизированных пробиотиков. Например, лиофилизированные Lactobacillus casie и paracasie сохраняли живучесть на уровне 10⁶–10⁸ КОЕ / г в молочном шоколаде в течение 1 года [39]. Жизнеспособность пробиотических бактерий Lactobacillus helveticus (2,42 × 10⁸ КОЕ / г) в шоколаде достигалась только до 15 дней хранения при 10 ± 2 °C [40], тогда как Lactobacillus plantarum показывал высокую стабильность в шоколаде в течение 6 месяцев [41]. Однако о применении молочнокислых бактерий и их физиологическом действии на картофельные чипсы пока не сообщалось.

Учитывая, что картофельные чипсы широко потребляются во всем мире и недавнюю тенденцию к продуктам, дополненным живыми пробиотиками, это исследование было проведено. Для производства пробиотических чипсов были выбраны две пробиотические молочнокислые бактерии Bifidobactrium longum и Lactobacillus helveticus за их доказанные антиокислительные и антиобезные* эффекты (*т.е. против ожирения) [24, 25, 26, 27, 28, 29]. Во-первых, это исследование направлено на выбор наиболее подходящих защитных сред для лиофилизации пробиотических молочнокислых бактерий. Во-вторых, оно направлено на изучение влияния лиофилизированной пробиотической добавки на качество картофельных чипсов и срок годности хранящегося продукта.

Прим. редактора propionix: Стоит отметить, что ранее пробиотики (молочнокислые и бифидобактерии) также изучались на способность предотвращать ожирение и метаболический синдром, вызываемые глутаматом натрия, который часто включается в состав картофельных чипсов (например, присутствует в Lay’s Сметана и зелень). Отмечено, что периодическое введение пробиотической смеси крысам, которым вводили глутамат натрия неонатально, приводило к восстановлению липидного обмена и предотвращению развития ожирения. Это во многом связано со способностью пробиотиков изменять выработку про- и противовоспалительных цитокинов (см. a, b, с, d).

2. Материалы и методы

2.1. сырьевые ресурсы

Свежий картофель (Solanum toberosum var. Cara) был куплен на местном рынке в провинции Гиза, Египет. Его химический состав приведен в Таблице 1. Рафинированное подсолнечное масло было получено от компании Arma для пищевых продуктов (10-й город Рамадан, Египет). Он имеет следующий профиль (%): линолевая кислота, 59; олеиновая кислота, 30; стеариновая кислота, 6; пальмитиновая кислота, 5 и витамины А, D и H. Обезжиренное молоко было приобретено у компании Lamar (Город Нубария, Египет). Все используемые химикаты были прекрасными аналитическими химикатами.

Таблица 1. Химический анализ картофеля Solanumtoberosumvar. Cara.

Компонент	Среднее (%) ± SD
Влажность	73.83 ± 0.83
Белок	5.75 ± 0.02
Жир	1.24 ± 0.06
Всего углеводов	13.88 ± 0.15
Редуцирующий сахар	0.27 ± 0.02
Сырая клетчатка	2.70 ± 0.02
Зола	2.85 ± 0.87

2.2. Приготовление и жарка картофельных чипсов

Картофель промывали, очищали от кожуры, а затем нарезали на чипсы (толщиной 1,2 мм). Для большей хрусткости их замачивали в CaCl₂ (1%) в течение 10 минут. Известное количество (около 2 кг) рафинированного подсолнечного масла помещали во фритюрницу из нержавеющей стали (диаметр 50 см х высота 20 см) и нагревали при температуре 180 ± 5 °С. чипсы обжаривали во фритюре в течение 5 мин, сливали для удаления излишков масла, затем охлаждали [42].

2.3. Пробиотические молочнокислые бактерии

В этом исследовании были использованы две пробиотические молочнокислые бактерии. Bifidobactrium longum ATCC 15708, полученный из Американской коллекции культур, Манассас, Вирджиния, США, и Lactobacillus helveticus LH-B02 (Chr. Hansen Laboratory Ireland Ltd., Литтл-Айленд, Корк, Ирландия). Исходные культуры хранили при -20 °С в бульоне де Мана, Рогозы и Шарпа (MRS) (Мерк, Дармштадт, Германия), содержащем глицерин (20%). Рабочие культуры анаэробно выдерживали в бульоне MRS при 4 °С и переносили на новую среду каждый месяц.

2.4. Производство Пробиотических Молочнокислых Бактерий

Клетки молочнокислых бактерий получали (до лиофилизации) по ранее описанным методикам [43] с незначительными адаптациями. В этом исследовании были протестированы две криопротекторные среды. Среда обезжиренного молока (SM) содержала 10% обезжиренного молока + 5% сахарозы, в то время как среда желатин/глицерин (GG) (без лактозы) содержала 1,5% желатина + 1% глицерина (от Sigma Aldrich Co., Сент-Луис, штат Миссури, США). 100 мл свежего MRS инокулировали 2,5 мл поддерживаемой культуры бульона MRS и инкубировали анаэробно при 37 °C в течение 48 ч в сосуде с анаэробом. Затем полученный инокулят использовали для инокуляции флакона MRS (содержащего 400 мл) и далее инкубировали анаэробно при 37 °С в течение 24 ч (стационарная фаза). Клетки собирали центрифугированием (Hermle, Z300, Gosheim, Германия) при 11000×g в течение 5 мин при 4 °C, затем промывали 3 раза стерилизованной дистиллированной водой. После этого супернатант отбрасывали, а собранные клетки ресуспендировали (конечное количество жизнеспособных клеток находилось в пределах 7-8 log КОЕ / мл) в 100 мл среды SM. Те же процедуры были повторены, но собранные клетки ресуспендировали в 100 мл среды GG. Все ресуспендированные клетки были заморожены до -20 °C перед лиофилизацией.

2.5. Лиофилизация и тест на выживание

Замороженные суспензии сушили вымораживанием (температура -40 ± 2 °C; вакуумное давление 10-1 Торр В течение 48 ч) с использованием настольного лиофилизатора (Modulyo bench top freeze dryer, Edwards, Burgess Hill, Великобритания). Количество жизнеспособных клеток проверяли после сублимационной сушки и в упакованных пробиотических картофельных чипсах при различных интервалах хранения (ноль, 1, 2, 3 и 4 месяца) стандартным методом подсчета пластин. Для этого высушенный порошок или жареные чипсы асептически регидратировали в стерильном физиологическом растворе (NaCl, 0,85%) при комнатной температуре в течение 10 мин. Аликвоты по 1 мл серийно разбавляли и высевали; затем наливали агаровую среду MRS. После инкубации в течение 2-3 дней при 37 ° C в анаэробных условиях подсчитывали колонии и результаты выражали в виде log КОЕ / г [44].

2.6. Условия производства и хранения пробиотических картофельных чипсов

Картофельные чипсы сразу же после жарки и охлаждения объединяли вместе и упаковывали в полиэтиленовые пакеты размером 20 × 10 см. Каждый пакетик наполняли чипсами (4,5 ± 0,2 г) и лиофилизированным порошком молочнокислых бактерий, который прилипал к поверхности картофельных чипсов в конечном количестве клеток (10⁹-10¹⁰ КОЕ/г), вакуумировали и термоуплотняли, после чего хранили при комнатной температуре 30 ± 2 °С в темном месте в течение 4 месяцев. В качестве контроля использовали пакеты, содержащие картофельные чипсы без молочнокислых бактерий. Мешки извлекали из картонной коробки для хранения ежемесячно, и жизнеспособность молочнокислых бактерий оценивали, как описано ранее.

2.7. Химический анализ

Химический анализ свежего картофеля (влажность, белок, клетчатка, жир и зола) проводился по данным А.О.А.С. [45]. Общие углеводы определяли по методу Антрона [46] (после гидролиза HCl, 2,5 N в течение 3 ч), а содержание редуцирующих сахаров определяли по тесту 3,5-динитросалициловой кислоты (после экстракции горячим раствором этанола, 80%) [47].

После периода хранения (четвертый месяц) хранившиеся пробиотические чипсы из 3 пакетов из каждого эксперимента измельчали и взвешивали. Содержание масла определяли с использованием аппарата Сокслета (Soxhlet). Экстракцию липидов проводили смесью хлороформ / метанол (1: 1), как описано Petukhov et al. [42]. Пероксидное значение (PV) извлеченного масла определяли по методу Пако (Paquot) [48], метод II.D.13. Вкратце, образец обрабатывают смесью ледяной уксусной кислоты и хлороформа, затем насыщенным раствором йодида калия. Высвобожденный йод титруют стандартным раствором тиосульфата натрия (0,05 N) И выражают в meq O₂ / кг. Процент свободной жирной кислоты (кислотное значение, AV) определяли, как описано Atalay и Inanc [49], титрованием КОН (0,05 N) В присутствии фенолфталеина и выражали в виде олеиновой кислоты. Каждый анализ был выполнен в трех экземплярах.

2.8. Сенсорная оценка

Необученная группа студентов и сотрудников (n = 20) факультета пищевых наук сельскохозяйственного факультета Каирского университета ежемесячно оценивала образцы по различным сенсорным признакам, таким как вкус, запах, цвет, внешний вид, текстура и общее восприятие (используя 9-балльную гедоническую шкалу). Образцы оценивались по всем их сенсорным признакам, где 9 и 1 представляли собой чрезвычайно понравившиеся и крайне не понравившиеся соответственно [8].

2.9. Статистический анализ

Эксперименты проводились в трех экземплярах, а данные анализировались с помощью программы CoStat Microsoft. Достоверные различия между средними значениями (n = 3) определялись методом односторонней ANOVA с использованием критерия Дункана при р < 0,05.

3. Результаты и обсуждение

3.1. Выживаемость пробиотических молочнокислых бактерий

Пробиотики, будучи живыми микроорганизмами, испытывают большие трудности при инкорпорации и все еще живут во время потребления пищевых продуктов. Поэтому следует учитывать выбор правильных штаммов, условий культивирования и криопротекторов. Защитные агенты, такие как обезжиренное молоко, сыворотка, трегалоза, глицерин, сахароза и глюкоза, обычно используются для защиты бактериальных культур [30]. Для сохранения молочнокислых бактерий в процессе лиофилизации в качестве криопротекторов использовали две среды (SM и GG). Жизнеспособность клеток до и после процесса лиофилизации показана в таблице 2. Можно отметить, что среда GG лучше защищала Bifidobacterium longum после лиофилизации, так как 79,03% ее исходной популяции все еще были живы. С другой стороны, Lactobacillus helveticus потерял 66,66% своей жизнеспособности после лиофилизации в среде SM. GG-среда оказала значительное негативное влияние в снижении ее жизнеспособности на 92,28%. Лиофилизация может вызвать множество негативных воздействий на клетки, такие как разрушение клеточных стенок в результате транспортировки водяного пара к поверхности образца для сублимации, коллапс белка и усадка [31]. Sharma et al. [50]сообщили об обезжиренном молоке в качестве криопротектора для штамма Streptococcus thermophilus. Однако для лиофилизации штаммов лактобацилл Yeo et al. [44] рекомендовали смесь 10% обезжиренного молока и 10% сахарозы с 2,5% глутамата натрия.

Таблица 2. Жизнеспособность пробиотических молочнокислых бактерий (LAB), на которые влияет лиофилизация (среднее значение ± стандартное отклонение (SD)).

LAB	Криозащитная среда *	Жизнеспособность клеток (Log КОЕ / г)		Потеря жизнеспособности (%)
		Перед лиофилизацией	После лиофилизации
B. longum	SM	9.22 ± 0.016	8.96 ± 0.033	44.68c
	GG	9.21 ± 0.014	9.11 ± 0.047	20.97a
L. helveticus	SM	9.02 ± 0.029	8.82 ± 0.060	36.66b
	GG	9.01 ± 0.020	7.91 ± 0.007	92.28d

* SM: 10% обезжиренного молока + 5% сахарозы или GG: 1,5% желатина + 1% глицерина. a – d Значения в строках с разными верхними индексами значительно различаются (р <0,05). Средние значения внутри столбца с разными строчными надстрочными знаками в одном и том же анализе значительно различаются (Р < 0,05).

---

Были оценены пробиотические картофельные чипсы как новый пробиотический продукт. Средние значения жизнеспособности лиофилизированных пробиотических клеток в упакованных картофельных чипсах при хранении в течение 4 месяцев представлены в таблице 3. Жизнеспособность лиофилизированного штамма Bifidobacterium longum в среде SM постепенно снижалась (с достоверной разницей Р < 0,05), но все еще сохранялась на уровне 6,5 log КОЕ/г в течение 120 дней. Напротив, в среде GG, отходящей от 10,14 log КОЕ/г, она снижалась до 7,65 log КОЕ / г (потеря 99,67%) через 2 месяца хранения, после чего ее жизнеспособность полностью терялась. С 10⁶-10⁷ КОЕ/г, картофельные чипсы, содержащие вид B. longum, лиофилизированный в среде SM, рассматриваются как пробиотический продукт, поскольку это стандартный предел, принятый для доставки пробиотических продуктов потребителям в конце срока годности [16]. В случае штамма Lactobacillus helveticus для среды SM, его жизнеспособность снижалась, достигая 10⁴ КОЕ / г после хранения в течение четырех месяцев. С другой стороны, он не мог выжить в течение одного месяца в среде GG. Можно сделать вывод, что в условиях вакуума и высокого содержания масла (картофельные чипсы) среда обезжиренного молока может защищать оба штамма в течение 4 месяцев по сравнению со средой GG. Это подтверждается и предыдущими результатами (табл. 2), так как среда GG вызывала наибольшее снижение жизнеспособности L. helveticus после стадии лиофилизации. Наличие сухого молока является причиной разницы двух криопротекторов при хранении с картофельными чипсами. Высокое содержание питательных веществ в молоке может способствовать их росту. Кроме того, лактоза, основной сахар в молоке, запускает выработку индуцибельного фермента β-галактозидазы, который поддерживает рост LAB [51]. Кроме того, криопротекторы, богатые аминокислотами и ферментируемыми сахарами (лактоза и сахароза), могут стабилизировать структуру липидного бислоя клеточной мембраны в отсутствие воды [16]. Жизнеспособность Bifidobacterium longum при SM была выше, чем сообщенная Nebesny et al. [52], который выдерживал лиофилизированные Lactobacillus в шоколаде при 5 log КОЕ / г в течение 5 месяцев хранения при 30 °C. Однако Bifidobacterium thermophiles NCIMB 702,554 сохраняли жизнеспособность при 7,3 log КОЕ / г в течение 90 дней при 25 °C [53]. В то время как Guergoletto [25] поддерживал жизнеспособность Lactobacillus casei в шоколадных плитках при 8,3 log КОЕ / г в течение 84 дней при 25 °C, Mirkovic et al. [54] поддерживали инкапсулированную L. plantarum 299v в темном шоколаде при 10⁸ КОЕ / г до 6 месяцев при 20 °C. В другом пробиотическом продукте, соевых белках, лиофилизированные микрокапсулы Lactobacillus acidophilus LA-2 оставались в большом количестве в течение 14 недель при 4 °C [34]. Напротив, у пробиотических яблочных закусок, обогащенных Lactobacillus plantarum, высушенных в микроволновом вакууме, пробиотические бактерии оставались выше 1 × 10⁶ КОЕ / г в течение 120 дней при 25 °C [35]. Кроме того, лиофилизированные иммобилизованные клетки L. casei ATCC 393 на казеине были обнаружены в йогурте при уровнях >7 log КОЕ / г после холодного хранения в течение 28 дней [38].

Таблица 3. Жизнеспособность лиофилизированных пробиотических молочнокислых бактерий (LAB) в хранящихся картофельных чипсах.

Картофельные чипсы, содержащие образцы LAB	Время (месяц)
	0	1	2	3	4
	Жизнеспособность клеток (Log КОЕ / г)
B. longum in SMa	*10.20bA ± 0.03	10.15aB ± 0.00	9.55aC ± 0.07	7.81aD ± 0.02	6.50aE ± 0.04
B. longum in GG	10.14bA ± 0.04	9.22bB ± 0.03	7.65bC ± 0.01	0.00cD ± 0.00	0.00cD ± 0.00
L. helveticus in SMb	10.63aA ± 0.05	7.11cB ± 0.02	4.28cC ± 0.00	4.28bD ± 0.02	4.06bE ± 0.08
L. helveticus in GG	9.90cA ± 0.07	4.57dB ± 0.03	0.00dC ± 0.00	0.00dC ± 0.00	0.00cC ± 0.00

* Экспериментальные значения (среднее значение ± SD), за которыми следуют разные строчные буквы a–d (внутри строк) и заглавные буквы A–D (внутри столбцов), достоверно различаются (р<0,05). а) Bifidobacterium longum лиофилизирован в среде обезжиренного молока (SM) или желатина/глицерина (GG). б) Lactobacillus helveticus лиофилизировали в среде обезжиренного молока (SM) или желатина/глицерина (GG).

---

3.2. Химическая оценка хранящихся картофельных чипсов

В конце срока хранения определяли содержание масла в различных образцах пробиотических картофельных чипсов и мешочках без пробиотиков (контроль) (Рис. 1). Содержание масла колебалось от 23,67% до 24,79%. Примечательно, что не было выявлено достоверной (р > 0,05) разницы в значениях содержания масла между пробиотическими продуктами, содержащими оба штамма во всех криопротекторных средах. Достоверная разница наблюдалась между B. longum (в среде SM), L. helveticus (в среде GG) с контрольными мешками, что не является биологически значимым (1-1, 12%).

 

Рисунок 1. Содержание масла в различных пробиотических образцах картофельных чипсов. Картофельные чипсы, содержащие пробиотики Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus (лиофилизированные в среде обезжиренного молока или желатина/глицерина) или без LAB (контроль), анализировали после хранения при 30 °С в течение 4 месяцев. a-d разные буквы в столбцах достоверно различаются (р < 0,05).

---

Основными продуктами окисления липидов являются гидропероксиды. Поэтому PV является важным показателем для оценки уровня окисления липидов в продуктах, содержащих масла при хранении. Он отражает количество гидроперекисей и вторичных продуктов окисления (кетонов и альдегидов) в жире [55]. Значение перекиси (PV) экстрагированного масла было определено во всех образцах и представлено на рис.2. Хотя не было значительных различий в содержании масла в различных образцах пробиотических чипов (рис.1), пробиотический штамм LAB и среда для лиофилизации значительно влияли на значения PV. Интересно, что PV был значительно снижен на 40,13% и 35,47% в пакетах, содержащих Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus, лиофилизированных в среде SM, соответственно, по сравнению с контрольными пакетами (38,85 meq O₂ / кг). В среде GG лиофилизированный штамм B. longum снижал PV на 19%. Это можно объяснить тем, что этот штамм оставался живым в течение 4 месяцев в адекватной популяции. Напротив, самое высокое значение PV было зафиксировано у Lactobacillus helveticus в среде GG (в 1,71 раза выше, чем у контрольных чипов). Объяснение этого высокого прироста можно объяснить тем, что L. helveticus является штаммом, продуцирующим перекись водорода [56]. Это может быть высокая продукция H₂O₂ во время хранения в среде GG. Перекись водорода известна как окислитель [57] и может способствовать окислению масла картофельных чипсов. С другой стороны, антиоксидантная активность Bifidobacterium longum в отношении ингибирования окисления липидов была доказана многими исследователями [58, 59]. Они объяснили эту активность тем, что штамм Bifidobacterium longum может выделять большое количество полифенольных и фенольных соединений, которые минимизируют окисление липидов. В более раннем исследовании показатель PV колебался от 0,12 до 7,4 meq O₂ / кг жира в течение двух месяцев хранения жареных картофельных чипсов при комнатной температуре, что было зафиксировано Abong et al. [9]. Rababah et al. [12] использованием экстракта виноградных косточек при 1000 ppm минимизировали развитие перекисного числа в картофельных чипсах в течение 90 дней хранения.

Рисунок 2. Значение перекиси (PV) экстрагированного масла из различных пробиотических образцов картофельных чипсов. Картофельные чипсы, содержащие пробиотик Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus (лиофилизированные в обезжиренном молоке или среде желатина / глицерина) или без LAB (контроль), анализировали после хранения при 30 °C в течение 4 месяцев. a – d Разные буквы в столбцах значительно различаются (р <0,05).

---

Кислотное значение (AV) указывает на количество свободных жирных кислот в пищевых продуктах и является признаком стабильности масла при хранении. Высокий уровень AV может вызвать диарею, желудочно-кишечный дискомфорт и даже повреждение печени [60]. В настоящем исследовании результаты, представленные на рис. 3, показали, что при лиофилизации в среде SM B. longum был наиболее эффективен в минимизации образования свободных жирных кислот (FFA) в картофельных чипсах, а затем L. helveticus. Среда желатин / глицерин (GG) оказывает отрицательное влияние на AV, поскольку чипсы, содержащие B. longum и L. helveticus, образуют наиболее значимые процентные значения FFA (3,22%, 5,98% соответственно) в пакетах с картофельными чипсами. Abong et al. [9] сообщили о значительном увеличении содержания свободных жирных кислот в жареных картофельных чипсах при хранении при комнатной температуре (25–30 °C) в течение всего периода 24 недель. Ранее не проводилось никаких исследований для оценки пробиотических молочнокислых бактерий в минимизации перекисного или кислотного содержания в картофельных чипсах.

Рисунок 3. Кислотное значение (AV) как процент свободных жирных кислот (FFA) экстрагированного масла из различных пробиотических образцов картофельных чипсов. Картофельные чипсы, содержащие пробиотики Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus (лиофилизированные в среде обезжиренного молока или желатина / глицерина) или без LAB (контроль), анализировали после хранения при 30 °С в течение 4 месяцев. а-d разные буквы в столбцах достоверно различаются (р < 0,05).

---

3.3. Сенсорная оценка сохраненных картофельных чипсов

Глубокое обжаривание картофельных чипсов придает им уникальный внешний вид, аромат и текстуру, что приводит к получению очень вкусного продукта [55]. Средние значения сенсорных характеристик различных образцов картофеля приведены на рис. 4. Пробиотические продукты из картофельных чипсов были признаны потребителями приемлемыми. При увеличении времени хранения сенсорная оценка показала достоверные различия (р < 0,05) между анализируемыми образцами. Хотя упакованные картофельные чипсы, содержащие B. longum и L. helveticus в среде GG, имели самые высокие показатели вкуса и общей приемлемости в начале эксперимента, они снизились до самых низких показателей после четвертого месяца хранения, особенно в пакетах, содержащих L. helveticus в среде GG (общий балл приемлемости 4,1). В целом, чипсы, содержащие B. longum и L. helveticus в среде SM, имели самые высокие оценки вкуса, запаха и общей приемлемости в течение следующих 3 месяцев по сравнению с чипсами без LAB (контроль). Наибольшая общая приемлемость, вкус и запах, отмеченные с видом B. longum в среде SM, могут коррелировать с его жизнеспособностью и низкими показателями PV и AV после 4 месяцев хранения. Напротив, снижение сенсорных показателей в пакетах, содержащих B. longum и L. helveticus в среде GG, может быть связано с неприятными запахами, выделяющимися при хранении. Вероятно, это связано с образованием свободных жирных кислот и пероксидов в отсутствие жизнеспособных пробиотических клеток. Это означает, что технически возможно включить B. longum в пакеты для картофельных чипсов, чтобы сохранить их высокое качество в течение срока годности.

Рисунок 4. Органолептическая оценка пробиотических картофельных чипсов при хранении в течение 4 месяцев при 30 °С. (а) в нулевое время, (b) после хранения в течение одного месяца, (c) после хранения в течение двух месяцев, (d) после хранения в течение трех месяцев и (e) после хранения в течение четырех месяцев.

---

4. Выводы

Проведено сравнение двух криопротекторных сред для оценки их пригодности к лиофилизации пробиотических молочно-кислых бактерий и защитного действия в картофельных чипсах. Среды GG и SM были наиболее подходящими для защиты Bifidobacterium longum и Lactobacillus helveticus соответственно. С другой стороны, картофельные чипсы оказались подходящим средством для пробиотиков. Среда с обезжиренным молоком, по-видимому, является наиболее полезной средой для производства пробиотических картофельных чипсов из-за поддержания высокой зарегистрированной жизнеспособности. Среди испытанных пробиотиков лучшим штаммом был Bifidobacterium longum, так как он сохранял свою жизнеспособность при 10⁶ КОЕ/г в течение 4 месяцев и снижал PV и AV масла в картофельных чипсах. Поскольку этот штамм может ограничивать чрезмерное количество реактивных радикалов in vivo, он может способствовать профилактике и контролю ряда заболеваний, связанных с окислительным стрессом и чрезмерным потреблением картофельных чипсов. Картофельные чипсы, содержащие B. longum, обладают многообещающими характеристиками, с улучшенной стабильностью и сенсорными характеристиками для удовлетворения предпочтений и требований потребителей. В заключение, мы рекомендуем потреблять такой изобретенный продукт, чтобы извлечь пользу из пробиотиков с их антиобезным («против ожирения») влиянием без ущерба для человеческого организма.

К разделу: Бактериальные закваски для пищевой промышленности

Литература

1. Yodkraisri, W.; Bhat, R. Quality evaluation of deep fried chips produced from lotus rhizome. Int. Food Res. J. 2012, 19, 1423–1427.
2. Archana, G.; Babu, P.A.; Sudharsan, K.; Sabina, K.; Raja, R.P.; Sivarajan, M. Evaluation of fat uptake of polysaccharide coatings on deep-fat fried potato chips by confocal laser scanning microscopy. Int. J. Food Prop. 2016, 19, 1583–1592.
3. Miller, D.L.; Castellanos, V.H.; Shide, D.J.; Peters, J.C.; Rolls, B.J. Effect of fat-free potato chips with and without nutrition labels on fat and energy intakes. Am. J. Clin. Nutr. 1998, 68, 282–290.
4. Allam, S.S.; El-Sayed, F.E. Fortification of fried potato chips with antioxidant vitamins to enhance their nutritional value and storage ability. Gras. Aceit. 2004, 55, 434–443.
5. Pedrischi, F.; Mery, D.; Marique, T. Quality Evaluation and Control of Potato Chips and French Fries. In Computer Vision Technology for Food Quality Evaluation; Sun, D., Ed.; Academic Press, Elsevier: Oxford, UK, 2008; pp. 545–566.
6. Beals, K.A. Potatoes, nutrition and health. Am. J. Potato Res. 2019, 96, 102–110.
7. Liska, D.; Cook, C.; Wang, D.; Szplka, J. Millard reaction products and potatoes: Have the benefits been clearly assessed? Food Sci. Nutr. 2015, 4, 234–249.
8. Joshi, A.; Rudra, S.G.; Sagar, V.R.; Raigond, P.; Dutt, S.; Singh, B. Development of low fat potato chips through microwave processing. J. Food Sci. Technol. 2016, 53, 3296–3303.
9. Abong, G.O.; Okoth, M.W.; Imungi, J.K.; Kabira, J.N. Effect of slice thickness and frying temperature on color, texture and sensory properties of crisps made from four Kanyan potato cultivars. Am. J. Food Technol. 2011, 6, 753–762.
10. Lin, X.; Xia, Y.; Wang, G.; Yang, Y.; Xiong, Z.; Lv, F. Lactic acid bacteria with antioxidant activities alleviating oxidized oil induced hepatic injury in mice. Front. Microbiol. 2018, 9, 2684.
11. Makhoul, H.; Ghaddar, T.; Toufeili, I. Identification of some rancidity measures at the end of the shelf life of sunflower oil. Eur. J. Lipid Sci. Technol. 2006, 108, 143–148.
12. Rababah, T.M.; Feng, H.; Yang, W.; Yucel, S. Fortification of potato chips with natural plant extracts to enhance their sensory properties and storage stability. J. Am. Oil Chem. Soc. 2012, 89, 1419–1425.
13. FAO/WHO. Guidelines for the Evaluation of Probiotics in Food; FAO/WHO: London Ontario, ONT, Canada. 2002; pp. 1–11.
14. Giraffa, G. Lactobacillus helveticus: Importance in food and health. Front. Microbiol. 2014, 5, 338.
15. Kerry, R.; Patra, J.K.; Gouda, S.; Park, K.; Shin, H.; Das, G. Benefaction of probiotics for human health. J. Food Drug Anal. 2018, 26, 927–939.
16. Fenster, K.; Freeburg, B.; Hollard, C.; Wong, C.; Laursen, R.R.; Ouwehand, A.C. The production and delivery of probiotics: A review of a practical approach. Microorganisms 2019, 7, 83.
17. Rivera-Espinoza, Y.; Gallardo-Navarro, Y. Non-dairy probiotic products. Food Microbiol. 2010, 27, 1–11.
18. Gawkowski, D.; Chikindas, M.L. Non-dairy probiotic beverages: The next step into human health. Benefic. Micro. 2013, 4, 127–142.
19. Reddy, S.B.; Rivenson, A. Inhibitory effect of Bifidobacterium longum on colon, mammary, and liver carcinogenesis induced by 2-amino-3-methylimidazo [4, 5-f-quinoline, a food mutagen. Cancer Res. 1993, 53, 3914–3918.
20. Tang, W.; Xing, Z.; Hu, W.; Li, C.; Wang, J.; Wang, Y. Antioxidative effects in vivo and colonization of Lactobacillus plantarum MA2 in the murine intestinal tract. Appl. Microbiol. Biotechnol. 2016, 100, 7193–7202.
21. Kumar, R.S.; Kanmani, P.; Yuvaraj, N.; Paari, K.A.; Pattukumar, V.; Thirunavukkarasu, C. Lactobacillus plantarum AS1 isolated from south Indian fermented food Kallappam suppress 1,2-dimethyl hydrazine (DMH)-induced colorectal cancer in male Wister rats. Appl. Biochem. Biotechnol. 2012, 166, 620–631.
22. Namdari, A.; Nejati, F. Development of antioxidant activity during milk fermentation by wild isolates of Lactobacillus helveticus. Appl. Food Biotechnol. 2016, 3, 178–186.
23. Elfahri, K.R.; Vasiljevic, T.; Yeager, T.; Donkor, O.N. Anti-colon cancer and antioxidant activities of bovine skim milk fermented by selected Lactobacillus helveticus strains. J. Dairy Sci. 2016, 99, 31–40.
24. Skrzypczak, K.; Gustaw, W.; Kononiuk, A.; Sołowiej, B.; Waśko, A. Estimation of the antioxidant properties of milk protein preparations hydrolyzed by Lactobacillus helveticus T80, T105 and B73. Czech J. Food Sci. 2019, 37, 260–267.
25. Song, M.; Van-Ba, H.; Park, W.; Yoo, J.; Kang, H.; Kim, J.; Kang, S.; Kim, B.; Oh, M.; Ham, J. Quality characteristics of functional fermented sausages added with encapsulated probiotic Bifidobacterium longum KACC 91563. Korean J. Food Sci. Anim. Resour. 2018, 38, 981–994.
26. An, H.M.; Park, S.Y.; Lee, D.K.; Kim, J.R.; Cha, M.K.; Lee, S.W.; Lim, H.T.; Kim, K.J.; Ha, N.J. Antiobesity and lipid-lowering effects of Bifidobacterium spp. in high fat diet-induced obese rats. Lipids Health Dis. 2011, 10, 116.
27. Yin, Y.; Yu, Q.; Fu, N.; Liu, X.; Lu, F. Effects of four Bifidobacteria on obesity in high-fat diet induced rats. World J. Gastroenterol. 2010, 16, 3394–3401.
28. Chen, J.J.; Wang, R.; Li, X.F.; Wang, R.L. Bifidobacterium longum supplementation improved high-fat-fed-induced metabolic syndrome and promoted intestinal Reg I gene expression. Exp. Biol. Med. 2011, 236, 823–831.
29. Arigoni, F.; Darimont-Nicolau, C.; Mace, C. Lactobacillus helveticus CNCM I-4095 and Weight Control. U.S. Patent 8,454,949, 4 June 2013.
30. Guergoletto, K.B. Dried Probiotics for Use in Functional Food Applications. In Food Industrial Processes—Methods and Equipment; Valdez, B., Ed.; InTech Open: London, UK: 2012; pp. 227–251.
31. Oyinloye, T.M.; Yoon, W.B. Effect of freeze-drying on quality and grinding process of food produce: A review. Processes 2020, 8, 354.
32. Saez-Lara, M.; Gomez-Liorente, C.; Plaza-Diaz, J.; Gil, A. The role of probiotic lactic acid bacteria and Bifidobacteria in the prevention and treatment of inflammatory bowel disease and other related diseases: A systematic review of randomized human clinical trials. Biomed. Res. Int. 2015, 2015, 505878.
33. Klingberg, T.D.; Budde, B.B. The survival and persistence in the human gastrointestinal tract of five potential probiotic Lactobacilli consumed as freeze-dried cultures or as probiotic sausage. Int. J. Food Microbiol. 2006, 109, 157–159.
34. Chen, M.; Mustapha, A. Survival of freeze-dried microcapsules of α-galactosidase producing probiotics in a soy bar matrix. Food Microbiol. 2012, 30, 68–73.
35. Li, C.U.I.; Niu, L.Y.; Li, D.J.; Liu, C.Q.; Liu, Y.P.; Liu, C.J.; Song, J.F. Effects of different drying methods on quality, bacterial viability and storage stability of probiotic enriched apple snacks. J. Integr. Agric. 2018, 17, 247–255.
36. Saarela, M.; Virkajarvi, I.; Alakomi, H.; Sigvart-Mattila, P.; Matto, J. Stability and functionality of freeze-dried Bifidobacterium cell during storage in juice milk. Int. Dairy J. 2006, 16, 1477–1482.
37. Terpou, A.; Mantzourani, I.; Galanis, A.; Kanellaki, M.; Bezirtzoglou, E.; Bekatorou, A.; Koutinas, A.A.; Plessas, S. Employment of L. paracasei K5 as a novel potentially probiotic freeze-dried starter for feta-type cheese production. Microorganisms 2019, 7, 3.
38. Dimitrellou, D.; Kandylis, P.; Kourkoutas, Y. Assessment of freeze-dried immobilized Lactobacillus casei as probiotic adjunct culture in yogurts. Foods 2019, 8, 374.
39. Zyzelewicz, D.; Nebesny, E.; Motyl, I.; Libudzisz, Z. Effect of milk chocolate supplementation with lyophilized Lactobacillus cells on its attributes. Czech J. Food Sci. 2010, 5, 392–406.
40. Gadhiya, D.; Shah, N.P.; Patel, A.R.; Prajapati, J.B. Preparation and shelf life study of probiotic chocolate manufactured using Lactobacillus helveticus MTCC 5463. Acta Aliment. 2018, 47, 350–358.
41. Lim, J.; Yoon, S.; Tan, P.; Yang, S.; Kim, S.; Park, H. Probiotic properties of Lactobacillus plantarum LRCC5193, a plant-origin lactic acid bacterium isolated from Kimchi and its use in chocolates. J. Food Sci. 2018, 83, 2802–2811.
42. Petukhov, I.; Malcolmson, L.J.; Przybylski, R.; Armstrong, L. Storage stability of potato chips fried in genetically modified canola oils. J. Am. Oil Chem. Soc. 1999, 76, 889–896.
43. Trsic-Milanovic, N.; Kodzie, A.; Baras, J.; Dimitrijevic-Brankovic, S. The influence of a cryoprotective medium containing glycerol on the lyophilization of lactic acid bacteria. J. Serbian Chem. Soc. 2001, 66, 435–440.
44. Yeo, S.; Shin, H.S.; Lee, H.W.; Hong, D.; Park, H.; Holzapfel, W. Determination of optimized growth medium and cryoprotective additives to enhance the growth and survival of Lactobacillus salivarius. J. Microbiol. Biotechnol. 2018, 28, 718–731.
45. Association of Official Agricultural Chemicals (AOAC). Official Methods of Analysis; AOAC International: Washington, DC, USA, 2005.
46. Ludwig, T.G.; Rochester, N.Y. The anthrone method for the determination of carbohydrates in foods and in oral rinsing. J. Dent. Res. 1956, 35, 90–94.
47. Miller, G.L. Use of dinitrosalisylic acid reagent for determination of reducing sugar. Anal. Chem. 1959, 31, 426–428.
48. Paquot, C. Standard Methods for the Analysis of Oils, Fats and Derivatives, 6th ed.; Pergamon Press, Elsevier: Oxford, UK, 1979.
49. Atalay, A.; Inanc, A. Stability of sunflower oil enriched with olive phenolics in deep frying condition. J. Agric. Fac. Gaziosmanpasa Univ. 2018, 35, 152–163.
50. Sharma, R.; Sonodiya, B.S.; Thakur, G.S.; Jaiswal, P.; Sharma, A.; Bisen, P.S. Standardization of lyophilization medium for Streptococcus thermophiles subjected to viability escalation on freeze drying. Microbiol. Res. 2014, 5, 1–3.
51. Parra, K.; Ferrer, M.; Pinero, M.; Barboza, Y.; Medina, L.M. Use of Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei for a potential probiotic legume-based fermented product using pigeon pea (Cajanus cajan). J. Food Protect. 2013, 76, 265–271.
52. Nebesny, E.; Zyzelewicz, D.; Libudzisz, Z. Dark chocolates supplemented with Lactobacillus strains. Eur. Food Res. Technol. 2007, 225, 33–42.
53. Simpson, P.J.; Stanton, C.; Fitzgerald, G.F.; Ross, R.P. Intrinsic tolerance of Bifidobacterium species to heat and oxygen and survival following spray drying and storage. J. Appl. Microbiol. 2005, 99, 493–501.
54. Mirkovic, M.; Seratlic, S.; Kilcawley, K.; Mannion, D.; Mirkovic, N.; Radulovic, Z. The sensory quality and volatile profile of dark chocolate enriched with encapsulated probiotic Lactobacillus plantarum bacteria. Sensors 2018, 18, 2570.
55. Halagarda, M.; Suwała, G. The quality of salted potato chips available on the polish market. Zeszyty Naukowe. Uniw. Ekonom. Krak. 2016, 8, 71–86.
56. Taverniti, V.; Guglielmetti, S. Health-promoting properties of Lactobacillus helveticus. Front. Microbiol. 2012, 3, 392.
57. Miochowski, J.; Peczyska-Czoch, W.; Pietka-Ottlik, M.; Wojtowicz-Miochowska, H. Non-metal and enzymatic catalysts for hydroperoxide oxidation of organic compounds. Open Cat. J. 2011, 4, 54–82.
58. 58.  Lin, M.; Yen, C. Inhibition of lipid peroxidation by Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium longum. J. Agric.
59. 59.  Shen, Q.; Shang, N.; Li, P. In vitro and in vivo antioxidant activity of Bifidobacterium animalis D1 isolated from centenarians. Curr. Microbiol. 2011, 62, 1077–1103.
60. Zhang, W.; Li, N.; Feng, Y.; Su, S.; Li, T.; Liang, B. A unique quantitative method of acid value of edible oils and studying the impact of heating on edible oils by UV–Vis spectrometry. Food Chem. 2015, 185, 326–332.

Будьте здоровы!