Удаление влаги (сушка) из биологических материалов дает множество преимуществ, в том числе предотвращает рост микроорганизмов и порчу продукта, а также приводит к снижению затрат на обработку. Разные методы сушки отличаются концептуально и требуют модификации / адаптации в зависимости от высушиваемого биоматериала. Цель исследования – изучить кинетику и оптимальные режимы обезвоживания для повышения эффективности сушки квазижидких продуктов (икорное рыбное сырье) с помощью физико-математического моделирования тепломассопереноса и влагоудаления. В работе проведена адаптация существующей математической модели сушки на основе данных о кинетике и обезвоживании икры рыб и лецитинового сгустка из нее при комбинированном энергоподводе. Данная математическая модель необходима для понимания распределения температурного фронта внутри высушиваемого биоматериала и оценки продолжительности сушки. Исследуемые рыбные объекты подвергались обезвоживанию воздушной смесью газов в режиме кондуктивно-конвективного подвода тепловой энергии в лабораторной оригинальной сушильной установке. Полученные результаты расчетов были сопоставлены с результатами проведенных экспериментальных испытаний сушки для подобных биоматериалов. Рациональными режимными параметрами процесса сушки икорного продукта выбраны: интенсивность движения теплоносителя – 3,50 м/с; высота высушиваемого слоя – 0,01 м; температура поверхности высушиваемого материала и температура греющей пластины – 313 К; начальная температура для объекта исследования – 283 К; итоговая влажность – 0,10 кг/кг. В таком варианте удельная производительность равна 7,61 кг/(м2·ч), а время сушки до влажности 0,1 кг/кг – 150 мин. Рациональные режимные параметры процесса сушки лецитинового сгустка: интенсивность движения теплоносителя – 2,50 м/с; высота слоя – 0,003 м; температура поверхности высушиваемого материала и температура греющей пластины – 343 К; начальная температура для объекта исследования – 328 К; итоговая влажность – 0,130 кг/кг. При этом удельная производительность равна 13,63 кг/(м2·ч), а время сушки до влажности 0,130 кг/кг – 40 мин. Моделирование процессов тепло- и массопереноса позволяет повысить точность расчета и реализовать потенциал энергосбережения без проведения экспериментов, сохраняя при этом качество высушенного продукта. Выявленные кинетические закономерности, оптимальные режимы обезвоживания и результаты моделирования процесса сушки могут быть использованы при проектировании процессов тепло- и массопереноса, а также при проектировании сушильных установок для икорного рыбного сырья.
Техника и технология пищевых производств / Food Processing: Techniques and Technology
2025. — Выпуск 3
Содержание:
Пищевые красители улучшают органолептические свойства продуктов, что повышает их привлекательность для потребителей. Однако использование синтетических красителей ассоциируется с потенциальными рисками для здоровья. В последние годы внимание исследователей привлекают натуральные пигменты микроводорослей (Scenedesmus), которые обеспечивают интенсивную окраску и обладают выраженной биологической активностью, включая хлорофиллы и каротиноиды. Цель обзора – систематизировать актуальную информацию о пигментном составе микроводорослей Scenedesmus; рассмотреть современные стратегии культивирования, обеспечивающие эффективный биосинтез их клетками пигментов; оценить перспективность использования пигментов Scenedesmus в качестве функциональных компонентов в пищевой и нутрицевтической промышленности; проанализировать текущие ограничения, препятствующие масштабированию производства пигментов на основе микроводорослей. Объекты исследования – научные публикации, посвященные изучению пигментов микроводорослей Scenedesmus, их биоактивных свойств и / или практического применения. Поиск научной литературы проводился за период 2015–2025 гг. с использованием международных баз данных: ScienceDirect (Scopus), Springer Link, MDPI и Google Scholar. Проведен отбор публикаций, извлечение и анализ данных. Результаты исследования показывают, что микроводоросли Scenedesmus накапливают значительное количество хлорофиллов (до 30,8 мг/г) и каротиноидов (до 98,0 мг/г). Каротиноидный профиль Scenedesmus характеризуется разнообразием соединений, среди которых коммерческое значение имеют лютеин (содержание до 10,7 мг/г), β-каротин (до 19,0 мг/г) и астаксантин (до 23,8 мг/г). Современные исследования демонстрируют широкий спектр биологической активности каротиноидных экстрактов Scenedesmus, включая противомикробное, антипролиферативное, гиполипидемическое и противодиабетическое действие. Благодаря этому пигменты Scenedesmus перспективны для применения в производстве функциональных продуктов питания и нутрицевтиков. Также рассмотрены различные стратегии культивирования, направленные на увеличение выхода пигментов в биомассе Scenedesmus. Выявлен ряд факторов, препятствующих успешной коммерциализации Scenedesmus для получения пигментов: значительная вариабельность состава пигментов в зависимости от штамма и условий культивирования, технические и экономические сложности масштабирования процессов культивирования и экстракции пигментов. Дальнейшие исследования необходимо фокусировать на комплексной оценке безопасности и биодоступности пигментов Scenedesmus, а также на разработке и оптимизации технологий промышленного культивирования Scenedesmus и эффективного извлечения целевых пигментов из биомассы.
Ключевые слова
Антиоксиданты, защищающие организм от вредного воздействия свободных радикалов и предотвращающие разрушение липидов и других питательных веществ, приобретают все большую популярность. Рост спроса на природные аналоги синтетических антиоксидантов, способных продлить срок хранения продуктов и улучшить здоровье потребителей, обуславливает актуальность изучаемой темы. Цель исследования – изучить антиоксидантные свойства экстрактов плодовых растений семейства Rosaceae для оценки их потенциала как натуральных стабилизаторов пищевых продуктов, учитывая влияние региона на активность антиоксидантов. Объекты исследования – этилацетатные экстракты плодов рябины обыкновенной (Sorbus aucuparia L.), боярышника кроваво-красного (Crataegus sanguinea Nutt.) и боярышника черного (Crataegus nigra Waldst. & Kit.), собранные в южном регионе Республики Армения в период полной спелости. Антиоксидантная активность определялась кинетическим методом на примере модельной реакции инициированного окисления кумола при температуре 348 K с использованием манометрической установки с автоматическим регулированием давления для точной регистрации поглощения кислорода реакционной смесью. Наибольшей антиоксидантной активностью обладал экстракт плодов боярышника кроваво-красного (k7 ≈ 5,5×10⁻³ л/моль·с), что в 2,5 раза выше показателей рябины обыкновенной (k7 ≈ 2,3×10⁻³ л/моль·с). При этом эффективная концентрация антиоксидантов в экстрактах рябины обыкновенной составила 3,8 моль/л, что несколько выше по сравнению с их концентрацией в боярышнике кроваво-красном (3,5–3,8 моль/л). Экстракт боярышника черного характеризуется более низкими показателями как по содержанию антиоксидантов (0,66 моль/л), так и по антиоксидантной активности (2,4×10⁻⁴ л/моль·с). Однако продукты окисления антиоксидантов боярышника черного проявляли значительную антиоксидантную активность (k71 = 6,48×10² л/моль·с), что почти в три раза выше аналогичного показателя для боярышника кроваво-красного. На основании полученных результатов этилацетатные экстракты плодов боярышника кроваво-красного и рябины обыкновенной могут быть рекомендованы в качестве эффективных природных антиоксидантов для использования в пищевой промышленности с целью замены синтетических аналогов и увеличения сроков хранения продуктов. Благодаря высокой антиоксидантной активности вторичных продуктов окисления экстракт боярышника черного, несмотря на низкую исходную антиоксидантную активность, перспективен для специфических пищевых систем, где важен пролонгированный защитный эффект.
Ключевые слова
Вьетнамский морской виноград (Caulerpa lentillifera), также известный как каулерпа чечевицеобразная, относится к скоропортящимся продуктам: в процессе транспортировки и хранения быстро теряет свои органолептические свойства и пищевую ценность. Для сохранения вкусовых качеств и товарного вида морского винограда традиционно используется раствор поваренной соли, однако существуют и альтернативные, более эффективные методы. Цель данного исследования – оптимизировать параметры консервирования вьетнамского морского винограда, в частности методы сушки и сохранения цвета, для улучшения органолептических свойств и продления срока хранения. Оптимальной технологией обработки морского винограда оказалось бланширование в течение 10 с при температуре 90 °C с последующим быстрым охлаждением до 10–15 °C и замачиванием в растворе (15 % NaCl + 5 % сорбита) на 10–15 мин для фиксации цвета. Обработанный таким способом морской виноград сохранял цвет лучше, чем его коммерческие образцы: индекс зеленого цвета опытного образца составил 117,93 ± 44,86, а интенсивность – 94,32 ± 45,36. Удалось продлить срок годности опытного образца на 4–6 недель и снизить показатели порчи на 20–25 %. Разработанная технология сушки позволит сократить расходы на хранение и транспортировку морского винограда на 10–15 % и увеличить чистую прибыль на 15–20 %, что существенно улучшит конкурентные качества продукта. Представленный в данной статье метод дает возможность продлить срок годности вьетнамского морского винограда, сохранить органолептические свойства и понизить расходы на его хранение и транспортировку. Технология позволяет получить продукт, соответствующий международным стандартам качества, что существенно повысит его ценность и конкурентоспособность на рынке. Нерешенными остались проблемы высоких первоначальных инвестиций, контроля температуры, обучения персонала и поддержания системы контроля качества. В будущем предстоит провести тщательный анализ изменений, которые претерпевает питательный состав морского винограда в условиях длительной транспортировки и хранения.
Ключевые слова
Пшеница (Triticum aestivum L.) – основная зерновая культура, обеспечивающая глобальную продовольственную безопасность. Высокие дозы минеральных удобрений и пестицидов приводят к деградации почв и загрязнению окружающей среды. Альтернативой повышения урожайности являются микроорганизмы и природные сорбенты, в частности цеолит, улучшающий структуру почвы, удержание влаги и питательных веществ. Ростостимулирующие бактерии повышают доступность элементов питания для растений и вызывают их рост. Цель исследования – оценка влияния совместного применения цеолита и ростостимулирующих бактерий на рост пшеницы в лабораторных условиях. Объекты исследования – сорта яровой мягкой пшеницы Сибирский Альянс, Памяти Афродиты, Надежда Кузбасса; ростостимулирующие бактерии (Azotobacter chroococcum B-4148, Azotobacter vinelandii B-932, Pseudomonas chlororaphis subsp. aurantiaca B-548) и консорциум на их основе (соотношение 1:3:1). Оценивали солюбилизирующую активность штаммов, влияние цеолита (1 т/га) и бактериальных препаратов на показатели роста пшеницы. Все бактерии солюбилизировали цеолит (2,5–17,7 мм). Максимальную активность показал штамм P. chlororaphis subsp. aurantiaca B-548 (17,7 мм). Совместное применение цеолита и консорциума положительно влияло на рост и развитие всех сортов пшеницы. Лучшие результаты достигнуты при обработке консорциумом с внесением в почву 1 т/га цеолита. Для сорта Сибирский Альянс всхожесть составила 86 %, длина побега – 183 мм, сухая масса – 42,4 %, содержание хлорофилла – 24,47 %, каротиноидов – 16,21 %, азота – 51,83 %. Для сорта Памяти Афродиты всхожесть составила – 80 %, длина побега – 157 мм, сухая масса – 31,3 %, содержание хлорофилла – 32,07 %, содержание каротиноидов – 19,40 %, азота – 59,35 %. Для сорта Надежда Кузбасса всхожесть – 98 %, длина побега – 185 мм, сухая масса – 41,2 %, содержание хлорофилла – 39,74 %, содержание каротиноидов – 28,47 %, азота – 55,26 %. Полученные результаты подтверждают перспективность использования цеолита и бактерий для улучшения роста пшеницы, что согласуется с данными других исследований о положительном влиянии этих факторов на продуктивность сельскохозяйственных культур. Полученные результаты позволяют рекомендовать использование данного подхода для повышения продуктивности пшеницы, однако необходимы дальнейшие полевые испытания для подтверждения эффективности в производственных условиях.
Ключевые слова
Современные методы контроля остаточных количеств антибиотиков и ветеринарных препаратов в молочной продукции требуют повышения точности и расширения спектра анализируемых образцов. Иммунофлуоресцентные методы демонстрируют высокий потенциал, однако их эффективность зависит от физических и химических характеристик исследуемых продуктов, таких как массовая доля сухих веществ, белка и жира, уровень pH. Цель работы – изучить иммунный ответ иммунофлуоресцентного биоанализатора на физико-химические показатели пермеата и ретентата молочных, пахты и сливок, установить границы определения остаточных количеств антибиотиков. Объектами исследования являлись цельное нормализованное, сырое цельное и обезжиренное молоко, сухое цельное и сухое обезжиренное молоко, сливки, пермеат и ретентат молочные, пахта и их композиционные системы. Для всех образцов проводился контроль на отсутствие остаточных ветеринарных препаратов, а также анализ их физико-химических характеристик. Все исследования проводились в пятикратной повторности. Обработка данных выполнялась с использованием программного обеспечения Unisensor S. A., Wolfram Mathematica и Microsoft Excel с надстройками «Поиск решения» и «Анализ данных». Установлено, что одновременный учет указанных параметров позволяет минимизировать вероятность возникновения ложноотрицательных и ложноположительных результатов при детекции остаточных количеств ветеринарных препаратов. Применение данного подхода способствует повышению аналитической точности метода и воспроизводимости получаемых данных. Разработан и экспериментально верифицирован универсальный алгоритм адаптации иммунофлуоресцентного анализа к различным типам молочных продуктов. Данный алгоритм позволяет точно определять остаточные количества антибиотиков в сыром молоке, пахте, пермеате и ретентате молочных, сливках и продуктах их переработки, что свидетельствует о его практической значимости в системе контроля качества молочной продукции. Полученные результаты имеют важное практическое значение для молочной промышленности. Внедрение предложенных методик позволит повысить стандарты безопасности продукции, что критически важно для здоровья потребителей и укрепления доверия к отрасли.
Ключевые слова
Увеличение производства сыров разных видов в России выявило необходимость использования дополнительных моновидовых заквасок разнонаправленного действия. Это определило актуальность расширения ассортимента дополнительных заквасок с заданными свойствами за счет создания новых моновидовых концентратов. Среди них особую роль играют культуры с высокой протеолитической активностью, способствующие интенсификации протеолиза, сокращению продолжительности созревания и улучшению органолептических показателей сыров. Цель работы – выявление штаммов мезофильных лактобацилл из коллекции микроорганизмов Всероссийского научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия (г. Углич, Россия) с высокой протеолитической активностью, перспективных для использования в сыроделии. Исследовали штаммы лактобацилл Lactiplantibacillus plantarum 28 и 37, Lacticaseibacillus casei 738-11, Lacticaseibacillus paracasei К-6, Lacticaseibacillus rhamnosus П, Limosilactobacillus fermentum 39. Протеолитическую активность оценивали по количеству накапливаемого небелкового азота и буферной емкости водорастворимой фракции сыров. По результатам культивирования в обезжиренном молоке отобраны два штамма с наибольшей протеолитической активностью: L. rhamnosus П и L. paracasei К-6, которые использовали в качестве дополнительных культур к основной производственной закваске при выработке сыров. Во время выработки и прессования сыров быстрее накапливалась биомасса L. rhamnosus П, а при созревании – L. paracasei К-6. Максимальное количество жизнеспособных клеток лактобацилл достигло 8,55 lg КОЕ/г в сырах с L. rhamnosus П и 8,94 lg КОЕ/г – с L. paracasei К-6. Отмечено более медленное вымирание L. rhamnosus П, а также их стимулирующее действие на развитие лактококков. Высокое содержание лактобацилл в сырах (более 108 КОЕ/г) позволяет отнести их к пробиотическим молочным продуктам. В сырах с добавлением L. paracasei К-6 и L. rhamnosus П отмечалась тенденция к более активному протеолизу: в конце созревания прирост количества небелкового азота составил ~ 20 % относительно контрольных сыров без лактобацилл. При положительном влиянии обоих штаммов на органолептику сыров наиболее высокую оценку за вкус и запах получили сыры с культурой L. рaracasei К-6, что согласуется с наибольшим изменением буферной емкости водорастворимой фракции этих сыров. Рекомендовано использовать штаммы L. paracasei К-6 и L. rhamnosus П в составе моновидовых заквасок для повышения качества сыров и интенсификации производства.
Ключевые слова
Обогащение молочной продукции новыми штаммами пробиотических лактобактерий является актуальной задачей при проведении исследований и производстве. Цель данной работы – изучение возможности использования штаммов лактобактерий селекции научно-исследовательского института биотехнологии Горского государственного аграрного университета Lactobacillus plantarum и Enterococcus hirae для приготовления кислосливочного масла. Объектами исследования послужили культуры штаммов лактобактерий селекции НИИ биотехнологии Горского ГАУ (Владикавказ, Россия) L. plantarum и E. hirae, симбиотическая закваска на их основе, сливки из коровьего молока и кислосливочное масло. Оценку показателей качества проводили с использованием анализатора молока «Клевер», а также с применением стандартных методов: для сливок (физико-химические показатели), для лактобактерий (определение скорости сгусткообразования, кислотности) и для масла (органолептические, физико-химические и микробиологические показатели). Изучены органолептические и физико-химические свойства сливок, а также скорость образования сгустка и повышение кислотности сквашиваемых сливок при культивировании L. plantarum и E. hirae. Исследованы физико-химические показатели кислосливочного масла. Симбиотическая закваска L. plantarum и E. hirae в соотношении 1:1 образовывала сгусток при кислотности 68,00 °Т за 6 ч ферментации, L. plantarum – за 6 ч при кислотности 56,00 °Т, а E. hirae – за 7 ч при кислотности 65,00 °Т. Предельная кислотообразующая способность L. plantarum составила 323 °Т через 6 суток инкубирования, E. hirae – 170 °Т за 5 суток, а у симбиотической культуры – 220 °Т за 4 суток. Технология производства кислосливочного масла включала пастеризацию, охлаждение, нагрев, внесение закваски (L. plantarum и E. hirae), сбивание, обработку масляного зерна и придание формы. Кислосливочное масло, изготовленное с использованием симбиотической закваски, содержало 25,2 % влаги, 71,4 % жира при калорийности 665,0 ккал. Определение товарных свойств показало, что масло имело желтый цвет, плотную консистенцию, блестящую поверхность и выраженный кислосливочный вкус и запах. Образцы кислосливочного масла обладали высокими органолептическими показателями, что позволяет рекомендовать соответствующим предприятиям производить данный продукт с использованием штаммов микроорганизмов L. plantarum и E. hirae в соотношении 1:1.
Ключевые слова
Бактериальная целлюлоза обладает специфическими и уникальными свойствами, которые отличают ее от растительной. Она имеет высококристаллическую наноструктуру, высокую чистоту (отсутствие лигнина и гемицеллюлозы) и более высокую степень полимеризации, что делает ее перспективной альтернативой растительной целлюлозе для специфических применений. Для того, чтобы получить бактериальную целлюлозу с заданными физико-химическими характеристиками, необходимо тщательно исследовать способность ее продуцента метаболизировать различные источники углерода и их влияние на качество синтезированной целлюлозы. Целью данного исследования являлось изучение влияния состава питательной среды, включая источники углерода, витамины, минеральные соли и кислоты, на продуктивность и свойства бактериальной целлюлозы. Объекты исследования – уксуснокислые бактерии Acetobacterium xylinum B-12429 (национальный биоресурсный центр ВКПМ). Культуру выращивали при температуре 28 °C в течение 72 ч на питательной среде Хестрина-Шрамма в присутствии различных источников углерода, а также дополнительных факторов роста в статических условиях при периодическом культивировании. Структурные характеристики полученных пленок бактериальной целлюлозы были изучены с помощью инфракрасной спектроскопии и сканирующей электронной микроскопии (СЭМ). Оценивали физико-химические характеристики бактериальной целлюлозы, включая водоудерживающую способность и индексы кристалличности (Iα и Iβ). Максимальное накопление биомассы бактериальной целлюлозы на среде Хестрина-Шрамма происходило на 10 сутки культивирования в статических условиях. Наибольший выход бактериальной целлюлозы (4,4 г/л) получен с использованием фруктозы в качестве источника углерода с концентрацией 20,0 г/л. При использовании в качестве источника углерода глюкозы продуктивность бактериальной целлюлозы ниже (3,6 г/л). На продуктивность бактериальной целлюлозы оказывала влияние концентрация основного источника углерода: 10 % концентрация способствовала ее максимальному выходу. Внесение дополнительных компонентов в состав питательной среды, таких как аскорбиновая кислота и MgSO4, эффективно влияет на продуктивность синтеза бактериальной целлюлозы. Биопленки бактериальной целлюлозы, полученные на среде HS с ксилозой и сорбитом, обладали наибольшей водоудерживающей способностью. Индексы кристалличности для всех образцов бактериальной целлюлозы были приблизительно равны 1, что свидетельствует о стабильной кристаллической структуре целлюлозы независимо от источника углерода в питательной среде. Исследование показало, что состав питательных сред оказывает значительное влияние на биосинтез бактериальной целлюлозы. Эти результаты подчеркивают важность оптимизации состава питательных сред для повышения продуктивности ее биосинтеза, что может быть использовано в промышленности для получения высококачественной бактериальной целлюлозы.
Ключевые слова
Негативное влияние на окружающую среду синтетических упаковочных материалов для хранения пищевых продуктов стимулирует разработку биоразлагаемых альтернатив из возобновляемого природного сырья. Одним из перспективных направлений является разработка пищевых пленок на основе комбинаций желатина из отходов рыбного промысла и альгината натрия из морских водорослей, что позволяет сочетать экологические преимущества с функциональными характеристиками, необходимыми для применения в пищевой промышленности. Целью данной работы являлись разработка и составление физико-химической характеристики пищевых пленок на основе желатина из кожи холодноводных рыб и альгината натрия в зависимости от их соотношения, а также подбор типа и концентрации пластификатора для дальнейшего применения в качестве упаковочного материала для безопасного и пролонгированного хранения пищевых продуктов. Для создания пищевых пленок использовались смеси желатина из кожи холодноводных рыб и альгината натрия из бурых водорослей с добавками глицерина и сорбитола в качестве пластификаторов. Варьировали содержание рыбного желатина и альгината натрия, а также пластификаторов. У полученных пленок определяли толщину, содержание влаги, паропроницаемось, влагопоглощение, прочность на разрыв и гибкость, а также термические свойства. Для анализа структуры, свойств и термической устойчивости применяли оптическую микроскопию, ИК-спектроскопию и дифференциальную сканирующую калориметрию. Полученные данные подвергались статистической обработке с использованием t-критерия Стьюдента. Установлено оптимальное соотношение компонентов в системе, обеспечивающее формирование пленок с улучшенными механическими и барьерными характеристиками, включая сниженную гигроскопичность и паропроницаемость, а также высокие температуры плавления (135–138 °С). В случае использования в качестве пластификатора сорбитола пленки характеризовались более однородной структурой и, как следствие, более низкими значениями паропроницаемости (829–1122 г/м2) и влагопоглощения (не более 98 %), а также более высокой прочностью при разрыве. Введение глицерина в состав пленок способствует повышению их пластифицирующих характеристик, однако сопровождается ростом паропроницаемости (1572–1895 г/м2) и влагопоглощения (114–179 %). Установленные закономерности и полученные экспериментальные данные могут послужить основой для управления свойствами биополимерных композиций посредством варьирования природы пластификаторов, концентрации и соотношения компонентов в системе, что позволит разрабатывать пищевые пленки с улучшенными механическими характеристиками и пониженной гигроскопичностью.
Ключевые слова
Галактоолигосахариды обладают пребиотической активностью, их получают из лактозы с использованием бета-галактозидаз бактериального или грибного происхождения. Цель обзора – выявление и анализ факторов, влияющих на биосинтез и очистку галактоолигосахаридов, с использованием бета-галактозидаз дрожжей рода Kluyveromyces, а также перспективных направлений исследований в этой области. Объектами исследования стали научные публикации по вопросам получения галактоолигосахаридов с использованием бета-галактозидаз дрожжей. Для поиска информации были использованы международные базы данных Scopus, Web of Science, PubMed, eLIBRARY.RU Для анализа было отобрано 87 источников, в основном статьи в рецензируемых журналах, опубликованные преимущественно за последние 10 лет. Выбор фермента и формы его применения, оптимизация условий биосинтеза и очистки являются наиболее важными для регулирования выхода, состава и свойств анализируемых веществ. Бета-галактозидазы из Kluyveromyces могут одновременно катализировать реакции гидролиза и трансгалактозилирования. Условия протекания процессов биосинтеза галактоолигосахаридов с этими ферментами широко варьируют в разных публикациях, как и их выход, но чаще всего этот показатель не превышает 30–40 %, при этом общая конверсия лактозы достигает 80–90 %. Применение бета-галактозидаз Kluyveromyces в виде цельноклеточных ферментов, в иммобилизованной форме или совместно с другими ферментами позволяет улучшить экономические показатели процессов биосинтеза и / или выход и / или структуру рассматриваемых веществ. Прямой их синтез в молоке или сыворотке дает возможность получать новые функциональные молочные продукты и добавки. Селективная биоконверсия с дрожжами Kluyveromyces позволяет повысить чистоту галактоолигосахаридов до 90 % экономически выгодным и экологически безопасным путем. К перспективным направлениям можно отнести использование побочного молочного сырья для получения продуктов с галактоолигосахаридами, комбинированное применение ферментов разных продуцентов, а также комплексное применение бета-галактозидаз Kluyveromyces для их биосинтеза и очистки.
Ключевые слова
Улучшение метаболических функций дрожжевой культуры различными приемами – одно из направлений совершенствования биотехнологических процессов. Поиск новых источников биостимуляторов нацелен на природные ресурсы, в качестве которых могут выступать Taraxacum officinale Wigg. и Trifolium pratense L., и недеструктивные методы извлечения ценных компонентов сырья, такие как сверхкритическая флюидная экстракция. Цель работы – исследовать воздействие СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense на ферментативную и физиологическую активность дрожжевой культуры. Объекты исследования – СО2-экстракты T. officinale и T. pratense, полученные сверхкритической флюидной экстракцией при рабочем давлении от 8,0 до 20,0 МПа и температуре 40 °С; производственные пивные дрожжи. Химический состав экстрактов определяли газовой хроматографией, бродильную активность дрожжей – методом Варбурга. Определены рациональные параметры сверхкритической флюидной экстракции: для T. officinale рабочее давление – 15,0 МПа, для T. pratense – 8,0–15,0 МПа. В результате сверхкритической флюидной экстракции получены отдельные фракции СО2-экстрактов, различающиеся внешним видом (от жидких до воскообразных), значением показателя преломления (чем больше рабочее давление, тем выше величина показателя), химическим составом (смесь углеводородов, фенольных соединений, жирных кислот, кетонов, альдегидов, спиртов), потенциальной биологической активностью (антибактериальной, антиоксидантной и др.). Представлены результаты изменения химического состава CO2-экстрактов при продолжительном хранении. Исследованы спектрограммы и химический состав образцов CO2-экстрактов исходных и после продолжительного выдерживания. Отмечено уменьшение концентрации и преобразования полифенолов, флавоноидов и других компонентов эфирных масел. Проведен анализ микробиологического состояния СО2-экстрактов: после хранения / использования в течение 30 суток при температуре 20–24 °С в пробах выявлено наличие грамотрицательных бактерий; при 2–4 °С без света, а также в свежеполученных экстрактах – отсутствие микрофлоры. Обработка дрожжей водными растворами СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense в течение 20–30 мин в количестве 0,2‒2,0 % к объему биомассы способствовала увеличению бродильной активности в среднем на 220 % и снижению количества мертвых клеток. Результаты свидетельствуют о перспективности использования СО2-экстрактов T. officinale и T. pratense в качестве биостимулирующих препаратов дрожжевой культуры.
Ключевые слова
Старейшей биотехнологической практикой можно считать ферментацию пищевого сырья с участием молочнокислых бактерий. Развитие молочной промышленности требует решения задач в области разработок заквасочных культур для получения продукции с определенными характеристиками и стабильными показателями качества. Целью обзора являлась систематизация литературных сведений по современным биотехнологическим решениям в области формирования баз данных и прогнозирования свойств молочнокислых микроорганизмов, выделения и подбора культур с производственно-ценными свойствами. Обзорное исследование включало критерии отбора, методы поиска литературных источников, критерии включения и исключения материалов, обобщение полученных материалов и их представление. Источники для обзора подбирались по базам данных Scopus, Google Scholar, eLIBRARY.RU. Временные рамки анализируемых источников – с 1999 по 2024 гг. При подборе литературы использовались поисковые запросы по ключевым словам на русском и английском языках. Ценность штаммов определяется способностью сохранять биохимическую активность, высокой скоростью ферментации, устойчивостью к солям и кислотам, способностью синтезировать широкий спектр биологически активных соединений. На основе новых штаммов молочнокислых бактерий во всем мире идет создание активных производственно-ценных консорциумов для молочной промышленности и разработки продуктов с пробиотическими свойствами. Современные принципы оценки биосовместимости при создании поликомпонентных микробных консорциумов включают подтверждение видовой подлинности отобранных производственных штаммов, их синергизма внутри ассоциации, безопасности взаимодействия с индигенной микрофлорой человека, сохранности при добавлении пребиотиков, микроэлементов, витаминов и антиоксидантов. Развиваются генно-инженерные методы, основанные на направленной модификации путей метаболизма организма-продуцента. Их высокая эффективность, по сравнению с традиционными способами, приводит к снижению стоимости продукта. В целях обеспечения продовольственной безопасности и технологического суверенитета, а также поддержания здорового генофонда нации, необходимо развивать российское производство заквасочных культур для молочной промышленности, включая пробиотические, обеспечивающих стабильное качество и заданные характеристики продукции.
Ключевые слова
Техногенная нагрузка агропромышленного комплекса и предприятий различных отраслей промышленности приводит к существенному истощению основных биосферных функций. К перспективному направлению элиминации тяжелых металлов относится сорбционный метод. Цель работы – установление закономерностей и механизма процесса адсорбции ионов марганца и выявление наиболее целесообразных рекомендаций для их деконтаминации из поверхностных, подземных и сточных вод. Объектами исследования являлись традиционный активный уголь на основе углеродистого материала СКД-515, сорбент на основе скорлупы кокоса (кокосовый активный уголь) и сорбционный материал минерального происхождения МС. Для изучения структуры поверхности, рельефа и наличия пор сорбционных материалов использовали рентгеноструктурный анализ, методы электротермической атомно-абсорбционной спектрометрии и сканирующей электронной микроскопии. Проведено комплексное исследование адсорбции марганца в равновесных, кинетических и динамических условиях. При адсорбции ионов марганца наблюдалось незначительное изменение структурно-сорбционных параметров. Кокосовый активный уголь и СКД-515 относятся к микропористым материалам, а МС – к мезопористным. Адсорбция марганца в статических условиях позволила расположить сорбционные материалы по поглотительной способности в ряд: МС > кокосовый активный уголь > СКД-515. Посредством кинетических исследований установлено, что лимитирующей стадией процесса адсорбции является внешнедифузионный массоперенос в течение 20–45 мин. На этапе моделирования работы сорбционной колонны с неподвижным слоем материала в динамических условиях варьировали диаметр колонны, высоту слоя загрузки, скорость потока, исходную концентрацию ионов марганца. Степень очистки в динамических условиях для МС составила 87 %, кокосового активного угля – 45 %, СКД-515 – 37 %. По результатам комплексного исследования процесса адсорбции марганца в статических, кинетических и динамических условиях для практического применения при очистке сточных вод и водоподготовке может быть рекомендован сорбционный материал МС в связи с низкой стоимостью и высокой эффективностью.
Ключевые слова
Микробиологические показатели продукции на молочных предприятиях – одни из важнейших факторов, влияющие на возможные риски безопасности производства. Бактериофаги, лизирующие заквасочную микрофлору, могут инициировать возникновение рисков нарушения процессов ферментации при получении молочной продукции. Цель исследования – изучить факторы, оказывающие влияние на развитие фаговой ситуации при производстве ферментированных видов молочной продукции в разные сезоны года; вновь выделенные бактериофаги и системы защиты от них у изученных штаммов лактококков. Объекты исследования – молоко, сливки и обезжиренное молоко сырые; сухое цельное и обезжиренное молоко; творожная и подсырная сыворотки; штаммы лактококков разных видов из биобанка ООО «Угличская биофабрика» с разным индексом фагоустойчивости, депонированные в Биоресурсном центре «Всероссийская коллекция промышленных микроорганизмов»; два вновь выделенных бактериофага ph. 1622 и ph. 1623. Применяли стандартные микробиологические, генетические и математические методы анализа. Количество мезофильных аэробных и анаэробных микроорганизмов определяли методом посева на плотную питательную среду (ГОСТ 32904-2014); титр бактериофагов – двухслойным методом посевов; геномную ДНК бактериофагов выделяли фенол-хлороформной экстракцией с последующим осаждением изопропанолом, а ее целостность определяли электрофоретическим разделением в агарозном геле. Получены данные об изменении количества фаговых частиц в сырье, изменчивости по отношению к фагам мезофильных лактококков по сезонам года, а также о генетике вновь выделенных бактериофагов из промышленных образцов. Наибольшее количество фаговых частиц выявили в молочном сырье летнего периода, а наименьшее – зимнего. Количество фаговых частиц коррелировало с бактериальной обсемененностью образцов. Индекс фагоустойчивости у Lactococcus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris и L. lactis subsp. lactis biovar. diacetylactis менялся по сезонам, наибольшая изменчивость зафиксирована у L. lactis subsp. lactis – кислотообразователя заквасок. Для создания панелей фагоальтернативных штаммов у фагов ph. 1622 и ph. 1623, выделенных из промышленных образцов, изучены ДНК и аминокислотные последовательности белков фагов. Результаты исследования показывают сезонную изменчивость изученных культур молочнокислых бактерий и активности бактериофагов, влияющих на качество и безопасность молочной продукции. ДНК фагов ph. 1622 и ph. 1623 отличаются друг от друга по паттерну рестрикции, следовательно, это разные фаги. Сравнение их геномов выявило сходство с ранее изученным и известным бактериофагом с2, поражающим L. lactis. Новые бактериофаги могут проявлять разные системы поражения клеток лактококков. Вставка в геноме фага ph. 1623 кодирует орфанную ДНК-метилтрансферазу, потенциально подавляющую иммунные системы бактерий. Однако необходимы дальнейшие исследования по определению профилей фагочувствительности штаммов лактококков и их защитных систем.
Ключевые слова
Гидролизованный коллаген может стать перспективным многофункциональным модификатором структуры плавленых сыров, обеспечивая формирование гибридной казеин-коллагеновой матрицы и коллоидную стабилизацию жировой эмульсии. Цель работы заключалась в установлении влияния включения гидролизованного коллагена в состав плавленого пастообразного сыра на его микроструктуру и реологические свойства. Объект исследования – плавленый пастообразный сыр с добавлением 3,1 % гидролизованного коллагена. Для сравнения использовался контрольный образец без коллагена. Микроструктура оценивалась с помощью оптической микроскопии и анализа изображений в Fiji ImageJ2. Реологические свойства определялись на приборе фирмы «Реокон» с использованием ножевидного индентора. Включение 3,1 % гидролизованного коллагена в рецептуру плавленых пастообразных сыров способствовало улучшению их структурно-механических свойств. Добавление гидролизованного коллагена приводило к уплотнению белковой матрицы и стабилизации жировой эмульсии, что проявлялось в уменьшении среднего размера жировых глобул с 26,5 до 14,8 мкм, отсутствии их коалесценции и кластеризации, снижении на 20 % пористости беловой матрицы и повышении однородности распределения водной фазы. Введение гидролизованного коллагена в рецептуру приводило к увеличению адгезии и вязкости плавленого сыра на 40 %, но не обеспечивало прочностных свойств, вязкие свойства преобладали над упругими, сыр сохранял пластичность. Гидролизованный коллаген рекомендован к использованию в составе плавленых сыров, требующих высокой адгезии и пластичности (пастообразные сыры, сыры для соусов). Применение гидролизованного коллагена не рекомендуется для сыров, в которых важна высокая структурная прочность (ломтевые сыры, колбасный сыр). Полученные результаты открывают перспективы для дальнейшей оптимизации текстуры плавленых пастообразных сыров.
Ключевые слова
Предотвращение порчи продуктов, вызываемой патогенными микроорганизмами, без ущерба для их качества – важнейшая задача пищевой промышленности. Растительные экстракты, особенно экстракты высших растений, являются одними из наиболее эффективных и безопасных компонентов, содержащих органические кислоты и полифенольные соединения, способные ингибировать рост различных патогенных микроорганизмов. Целью настоящего исследования являлось изучение in vitro антимикробных свойств образцов экстрактов растений Кемеровской области – Кузбасса (Западная Сибирь, Россия), перспективных для использования в разработке новых природных антисептических и антимикробных препаратов. Для исследования выбраны образцы растений: борщевика сибирского (Heracleum sibiricum L.), медуницы лекарственной (Pulmonaria officinalis L.), сирени обыкновенной (Syringa vulgaris L.). Из них получены водно-спиртовые экстракты различной концентрации (40, 55, 60, 70 %), для которых диско-диффузионным методом определяли антимикробную активность in vitro. Метаболомный состав образцов экстрактов изучали методом высокоэффективной жидкостной хроматографии с УФ-детектором. Концентрацию соединений рассчитывали по калибровочным уравнениям. Образцы экстрактов H. sibiricum, P. officinalis и S. vulgaris обладали различной антимикробной активностью. Наиболее широкий спектр действия продемонстрировали образцы 40 и 60 % водно-спиртовых экстрактов борщевика сибирского, ингибируя рост Escherichia coli, Enterococcus faecalis, Pseudomonas putida и Pseudomonas aeruginosa. Кумариновые соединения, присутствующие в экстракте, разрушали клеточные мембраны и препятствовали образованию биопленок. Образцы P. officinalis проявили активность против Bacillus cereus и P. aeruginosa; S. vulgaris ингибировали рост Candida albicans и E. coli благодаря антоцианам и органическим кислотам, которые также служат натуральными консервантами. Несмотря на подтвержденную антимикробную активность, применение данных экстрактов в пищевой промышленности требует дополнительных исследований. Необходимо доказать их безопасность, оценить влияние на вкус и свойства продуктов, а также изучить стабильность и их взаимодействие с другими ингредиентами. Данное исследование вносит вклад в разработку новых природных антисептических и антимикробных препаратов, а также демонстрирует перспективность использования для этих целей биоактивных соединений растений Кемеровской области – Кузбасса.