Dependence of fermented dairy products with Lactobacillus acidophilus properties from the molecular weights and concentrations of chitosans
Authors: Курченко Владимир Петрович , Головач Татьяна Николаевна , Денищик Семен Михайлович , Шрамко Мария Ивановна , Лодыгин Алексей Дмитриевич , Евдокимов Иван Алексеевич , Алиева Людмила Руслановна , Тихонов Владимир Евгеньевич , Симоненко Елена Сергеевна , Симоненко Сергей Владимирович 
Published: October 2022

Продление сроков годности кисломолочных продуктов с Lactobacillus acidophilus - актуальная задача. Одним из путей ее решения является использование катионного полисахарида - хитозана и его производных. В протонированном состоянии они имеют положительный заряд и способны взаимодействовать с клеточными стенками лактобактерий. Целью исследования являлось изучение влияния различных концентраций олигохитозанов с молекулярными массами 7,0 кДа, 25,4 кДа, 45,3 кДа и хитозана 350 кДа на процесс культивирования и длительного хранения кисломолочного продукта с L. acidophilus. Исследование активной и титруемой кислотности, количества молочнокислых микроорганизмов и других показателей проводилось с использованием стандартных методов. Показано, что исследованные олигохитозаны и хитозан в концентрациях 0,0025, 0,005, 0,0075 и 0,01% не оказывают влияния на процесс культивирования в сравнении с контролем. При длительном хранении кисломолочных продуктов с олигохитозаном в течение 17 сут их свойства не отличались от контроля. В образцах, содержащих высокомолекулярный хитозан в концентрациях 0,005%, 0,0075% и 0,01%, процесс молочнокислого брожения замедлялся, что приводило к снижению титруемой кислотности, скорости накопления молочной кислоты и повышению количества жизнеспособных клеток L. acidophilus в сравнении с контролем. При этих концентрациях высокомолекулярный хитозан увеличивает сроки хранения кисломолочного продукта в 2 раза - с 8 сут до 17, при этом сохраняются его высокие органолептические и физико-химические свойства. Хитозан является катионным полисахаридом, который при низких значениях активной кислотности имеет положительный заряд. Механизм действия хитозана и его производных на процесс молочнокислого брожения L. acidophilus связан с многоточечным электростатическим взаимодействием с отрицательно заряженными молекулами тейхоевой кислоты грамположительных бактерий. Следствием этого процесса является изменение в метаболических процессах в клетках лактобактерий, которые ведут к замедлению процесса метаболизма лактозы и накоплению молочной кислоты. В результате этого процесса при длительном хранении молочнокислого продукта сохраняется высокое содержание молочнокислых бактерий.
Extending of fermented dairy products shelf life with Lactobacillus acidophilus is an urgent task. One of the ways to solve it is the use of a cationic polysaccharide - chitosan and its derivatives. They have a positive charge in the protonated state and are able to interact with the cell walls of Lactobacilli. The purpose of the research was to study the effect of different concentrations of oligochitosans with molecular weights of 7.0 kDa, 25.4 kDa 45, 3 kDa and chitosan 350 kDa on the process of cultivation and shelf life of fermented dairy product with L. acidophilus. The study of active and titrated acidity, the number of lactic acid microorganisms and other indicators was carried out using standard methods. It is shown that the studied oligochitosans and chitosan in concentrations of 0.0025, 0.005, 0.0075 and 0.01% do not affect the cultivation process in comparison with the control., Properties of fermented milk products with oligochitosans during prolonged storage for 17 days did not differ from the control. In samples containing high-molecular chitosan at concentrations of 0.005%, 0.0075% and 0.01%, the lactic acid fermentation process was slowed down, which led to a decrease in titrated acidity, the rate of lactic acid accumulation and an increase in the number of viable L. acidophilus cells in comparison with the control. High-molecular chitosan increases the shelf life of the fermented milk product by 2 times from 8 days to 17 at these concentrations, while maintaining its high organoleptic and physico-chemical properties. Chitosan is a cationic polysaccharide, which has a positive charge at low values of active acidity. The mechanism of action of chitosan and its derivatives on the lactic acid fermentation of L. acidophilus is associated with multipoint electrostatic interaction with negatively charged teichoic acid molecules of gram-positive bacteria. The consequence of this process is a change in the metabolic processes in the cells of lactobacilli, which lead to a slowdown in the process of lactose metabolism and the accumulation of lactic acid. As a result of this process, a high content of lactic acid bacteria is maintained during long-term storage of the lactic acid product.