Development of probiotic food complexes with increased synthesis of exopolysaccharides
Authors: Пожидаева Е.А. , Дымовских Я.А. , Гребенникова М.С. 
Published: April 2023

В развитии пищевых технологий актуальным направлением является расширение возможности применения естественных экзополисахаридов, синтезируемых пробиотическими микроорганизмами в процессе ферментации. Метаболиты пробиотических микроорганизмов являются эффективными биокорректорами и функциональными технологическими агентами, повышающими адгезионную активность лакто- и бифидобактерий на слизистых поверхностях желудочно-кишечного тракта, способствуют улучшению функционально-технологических свойств пищевых продуктов, в том числе влагосвязывающей и влагоудерживающей способности. Известно, что синтез влагосвязывающих метаболитов пробиотиками активируется при неблагоприятных условиях для роста биомассы. Исследование состояния влаги в опытных образцах биомасс консорциумов пробиотических микроорганизмов Str. thermophiles, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, L. acidophilus, L. plantarum, L. fermentum осуществляли методом дифференциально-термического анализа, на основе оценки изменения содержания и соотношения различных форм связанной влаги с применением методов термогравиметрии, дифференциально-сканирующей калориметрии и неизотермической кинетики. Изучены температурные режимы ферментации на основе комбинирования этапов оптимальных и неоптимальных условий для развития микроорганизмов соответствующих отклонению температуры в область более высоких или низких значений, с целью интенсификации синтеза влагосвязывающих метаболитов полисахаридной природы. На основе данных термического анализа опытных образцов биомасс консорциумов пробиотических микроорганизмов, полученных при различных режимах термостатирования, установлен температурный диапазон, равный 92…116 °C, при котором наблюдаются эндотермические эффекты, что свидетельствует о дополнительном возрастании степени связывания влаги полисахаридами пробиотического происхождения. Остаточная масса опытных образцов варьировалась в диапазоне 12,36–14,84 %. Массовая доля удаляемой физико-химически связанной влаги составила 6,92–11,39 %, что также подтверждает присутствие в пробиотических системах микробных метаболитов. Установлено, что максимальная активность синтеза влагосвязывающих метаболитов соответствует трехступенчатому режиму ферментации в следующей последовательности температурных воздействий: 30…32 °С (4–5 ч), 38…42 °С (4–5 ч) с последующим охлаждением до 4…6 °С.

In the development of food technologies, the urgent direction is to expand the possibility of using natural exopolysaccharides synthesized by probiotic microorganisms during fermentation. Metabolites of probiotic microorganisms are effective biocorrectors and functional technological agents that increase the adhesion activity of lacto and bifidobacteria on mucous surfaces of the gastrointestinal tract, contribute to improving the functional and technological properties of food products, including moisture-binding and water-retaining abilities. It is known that the synthesis of moisture-binding metabolites by probiotics is activated under adverse conditions for biomass growth. Study of moisture state in prototype biomass samples of probiotic microorganism consortia Str. thermophiles, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. breve, L. acidophilus, L. plantarum, L. fermentum were carried out by differential thermal analysis, based on the assessment of the change in the content and ratio of various forms of bound moisture using thermogravimetry, differential scanning calorimetry and non-isothermal kinetics. Temperature modes of fermentation have been studied on the basis of combining the steps of optimal and suboptimal conditions for the development of microorganisms corresponding to temperature deviation into the region of higher or lower values, in order to intensify the synthesis of water-binding metabolites of polysaccharide nature. Based on the data of thermal analysis of prototypes of biomass consortia of probiotic microorganisms obtained under different thermostatic conditions, a temperature range of 92…116 °C is established, at which endothermic effects are observed, which indicates an additional increase in the degree of moisture binding by polysaccharides of probiotic origin. The residual mass of the prototypes ranged from 12,36 % to 14,84 %. The mass fraction of the removed physicochemically bound moisture was 6,92–11,39 %, which also confirms the presence of microbial metabolites in probiotic systems. It was established that the maximum activity of the synthesis of moisture-binding metabolites corresponds to a three-stage fermentation regime in the following sequence of temperature effects: 30…32 °C (4–5 hours), 38…42 °C (4–5 hours), followed by cooling to 4…6 °C.