СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ЙОГУРТА С ГИПОГЛИКЕМИЧЕСКИМ ДЕЙСТВИЕМ, ОБОГАЩЕННОГО КОМПЛЕКСОМ ДИГИДРОКВЕРЦЕТИНА И АРАБИНОГАЛАКТАНА
METHOD FOR PRODUCING YOGHURT WITH HYPOGLYCAEMIC EFFECT, ENRICHED WITH A COMPLEX OF DIHYDROQUERCETIN AND ARABINOGALACTAN

Изобретение относится к пищевой промышленности и может быть использовано при производстве кисломолочных продуктов, в частности йогурта с повышенным содержанием биологически активных веществ, функциональной направленности и гипогликемическим действием.
Сахарный диабет представляет собой одну из глобальных проблем современности, занимая 60-70% в структуре эндокринных заболеваний, сахарный диабет является самой распространенной эндокринной патологией. При сахарном диабете поджелудочная железа человека не может производить инсулин в необходимом количестве. На этом фоне уровень глюкозы в крови человека постоянно растет. Именно из-за этого из рациона необходимо исключить сахар. Замена сахара при диабете осуществляется исключительно с помощью специализированных средств, называемых сахарозаменителями. Они улучшают вкусовые свойства блюд и напитков, благодаря чему делают жизнь больных полноценной.
Одновременно с углеводным страдает и жировой обмен больных диабетом, им рекомендуется уменьшить животные жиры в меню. Молоко, творог и молочнокислая продукция диетологами включаются в большинство рационов, так как гликемический индекс молочных продуктов низкий, а это значит, что при диабете они разрешены пациентам.
Известен способ обогащения йогурта минеральными ингредиентами по патенту РФ №2473225 А23С 9/13, который включает тепловую обработку при температуре 60-65°С коровьего молока жирностью 3,2% с последующим внесением в него йодсодержащей добавки в виде сухого, измельченного до пылевидного состояния порошка водоросли ламинарии в количестве 0,3-0,5% на 1 литр молока, и подсластителя в виде сухого порошка экстракта стевии в количестве 0,01% на 1 литр молока. Затем смесь охлаждают до 38-40°С с последующим внесением закваски в виде термофильных молочных стрептококков и лактобактерии болгарской палочки (Streptococcus thermophilus и Lactobacterium bulgaricus) и сквашивают в течение 4-5 часов при температуре 38-40°С до образования однородного сгустка. Готовый йогурт с приятным кисломолочным вкусом можно употреблять как в лечебно-профилактических целях людям, страдающим от недостатка йода в организме и повышенного содержания сахара в крови.
Недостатками данного способа являются: ограниченный диапазон полезных свойств готового продукта, а внесение в йогурт водоросли ламинарии, придает продукту ярко выраженный морской рыбный вкус и запах, что ухудшает органолептические и потребительские свойства готового продукта.
Техническим результатом является получение йогурта с гипогликемическим действием, функциональной направленности, повышение его антиоксидантной активности, пищевой и биологической ценности, а так же расширение ассортимента кисломолочных продуктов функционального назначения.
Технический результат достигается тем, что при производстве йогурта используют пищевую добавку «Лавитол-В», в состав которой входит водрастворимый комплекс флавоноида дигидрокверцетина и полисахарида арабиногалактана, получаемый из комлевой части лиственницы даурской (Гмелина) компанией «Аметис» (г. Благовещенск, согласно ТУ 9325-018-70692152-2012 с изм. №1), в качестве заменителя сахара цикламат натрия, а так же бактериальную заквасочную культуру с видовым составом Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus.
Арабиногалактан является природным водорастворимым полисахаридом, имеющим широкий диапазон иммунобиологических свойств, безвреден, хорошо растворим в воде, устойчив к кислой среде и температуре. Он адсорбирует и выводит токсичные вещества, радионуклиды и тяжелые металлы, снижает уровень холестерина и сахара в крови, обладает пребиотической активностью, также служит питательной средой для Lactobacilli и Bifidobacteria, стимулирует их рост и активность, является ферментируемым волокном (ж-л Химия растительного сырья, 2003, №1, с. 27-37).
Дигидрокверцетин - флавоноидное соединение, относящееся к классу полифенолов, обладает Р-витаминной активностью. За счет антиоксидантной активности это соединение проявляет капилляропротективные свойства, ограничивает развитие микроангиопатий при сахарном диабете, снижает уровень сахара в крови, улучшает показатели микроциркуляции, центральной и периферической гемодинамики при ишемической болезни сердца и инфаркте миокарда, оказывает антиатерогенный и антивоспалительный эффекты [1,2].
Антиокислительные свойства дигидрокверцетина позволяют в 2,5-3 раза увеличить сроки хранения жиросодержащих продуктов питания, сохраняя первоначальные органолептические показатели (ж-л Молочная промышленность, 2006, №7, с. 54-56).
6
12
3
В качестве заменителя сахара при производстве йогурта применяли цикламат натрия, представляющий собой белый кристаллический порошок без запаха, растворимый в воде, получаемый нейтрализацией циклогексилсульфамовой кислоты гидроксидом натрия, содержащий основное вещество CHNNaOS от 98,0% до 102,0% в пересчете на сухое вещество и не более 84,0% для дигидратной формы в пересчете на безводный продукт, растворимый в воде.
Количество заменителя сахара, вносимого в ферментированную молочную основу, рассчитывали исходя из ориентировочного коэффициента сладости в пересчете на сахарозу по формуле:
сл
П=С/К,
где П - необходимое количество подсластителя, кг;
С - количество заменяемого сахара, кг;
сл
К - коэффициент сладости.
Ферментацию молочной основы осуществляют в течение 6 часов при температуре 40-42°С бактериальной заквасочной культурой с видовым составом Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus.
Результаты исследования физико-химических показателей позволяют сделать вывод что, внесение в молочную основу заменителей сахара и пищевой добавки «Лавитол-В» не оказывает значительного влияния на процесс ферментации (фиг. 1).
Консистенция кисломолочного продукта характеризуется реологическими показателями коагулированного белка. На структуру и свойства образующихся сгустков влияют химический состав молока, состав заквасок, режимы пастеризации и гомогенизации и некоторые другие технологические факторы. Увеличение в молоке массовой доли сухих веществ, особенно белков, использование в заквасках энергичных кислотообразователей способствует образованию плотных прочных молочных сгустков с выраженными синеретическими свойствами.
Структурно-механические свойства сгустков зависят от температуры сквашивания, кислотности сгустка, режимов охлаждения и созревания. В процессе работы определены реологические свойства сгустка ферментированной молочной основы, обогащенной пищевой добавкой «Лавитол-В» (фиг. 2).
Основным органолептическим, а также потребительским показателем характерным для сладких кисломолочных напитков является сладость продукта. По окончании процесса ферментации молочную основу охлаждали и подвергали дегустационному анализу, по результатам которого выявлено, что образец содержащий цикламат натрия и пищевую добавку «Лавитол-В», имел чистый вкус без посторонних привкусов и соответствовал по сладости контрольному образцу. Таким образом, на основании дегустационного анализа, в рецептуре йогурта использовали сахарозаменитель - цикламат натрия.
На основании экспериментальных данных разработана рецептура кисломолочного продукта, обогащенного пищевой добавкой «Лавитол-В», для людей больных сахарным диабетом (таблица 2).
Предлагаемый способ получения йогурта, обогащенного пищевой добавкой «Лавитол-В» включает в себя следующие операции: приемку и сортировку сырья, восстановление сухого обезжиренного молока и внесение пищевой добавки «Лавитол-В» и сахарозаменителя - цикламат натрия (согласно рецептуре), гомогенизацию и охлаждение, тепловую обработку, охлаждение и заквашивание, сквашивание, охлаждение, перемешивание и розлив (фиг. 3).
Приемка и сортировка сырья
Для производства кисломолочного продукта используют сухое обезжиренное молоко (ГОСТ 33629-2015 Консервы молочные. Молоко сухое. Технические условия).
Восстановление и обогащение сухого молока
Для восстановления используют сухое обезжиренное молоко, полученное методом распылительной сушки, а также водопроводную воду, отвечающую требованиям, предъявляемым к питьевой воде.
Органолептические показатели, содержание влаги и растворимость сухого молока должны соответствовать требованиям действующего стандарта.
Для приготовления восстановленного молока, сухое обезжиренное молоко растворяют в воде при температуре 38-42°С. В полученную смесь вносят пищевую добавку «Лавитол-В» и цикламат натрия. Полученную смесь гомогенизируют при температуре 55-60°С, давлении 10 МПа, охлаждают до 5-8°С и для лучшего растворения сухого молока выдерживают при этой температуре 3-4 часа.
Тепловая обработка
Полученную смесь пастеризуют при температуре 85-87°С с выдержкой 10 мин или при температуре 90-92°С с выдержкой 3 мин. Высокие температуры пастеризации вызывают интенсивную денатурацию сывороточных белков, в связи с чем, повышаются гидратационные свойства казеина и его способность к образованию сгустка, хорошо удерживающего сыворотку.
Заквашивание и сквашивание
Пастеризованную смесь охлаждают до температуры 40-42°С, заквашивают бактериальной заквасочной культурой с видовым составом Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii ssp. Bulgaricus.
Окончание сквашивания определяют по кислотности и вязкости сгустка. Кислотность его в конце сквашивания должна быть 80°Т, а вязкость, определяемая по времени истечения из пипетки не ниже 50 с.
Охлаждение и фасовка
По окончании сквашивания сначала подают ледяную воду в течение 30-60 мин, а затем сгусток перемешивают. Продолжительность перемешивания зависит от консистенции сгустка. По достижении сгустком однородной консистенции прекращают перемешивание. Дальнейшее перемешивание осуществляют периодически в целях охлаждения сгустка до заданной температуры 4±2°С. Охлажденный йогурт направляется на розлив.
Для определения гипогликемического действия йогурта, обогащенного пищевой добавкой «Лавитол-В» использовали модель сахарного преддиабета. Эксперимент проводился на 36 белых беспородных крысах-самцах массой 250-300 г, которые находились в стандартных условиях вивария Амурской Государственной медицинской академии (г. Благовещенск). Масса пищи составляла в среднем 25-30 г в сутки на одну особь. Крысы были разделены на три группы:
1) интактная группа (Иг) - без воздействия (стандартная диета: овсяная каша+вода), у данной группы преддиабет не вызывали, группа необходима для оценки преддиабета у контрольной и экспериментальной групп;
2) контрольная группа (Кг) - у крыс данной группы был вызван сахарозный преддиабет;
3) экспериментальная группа (Эг) - у крыс данной группы был вызван преддиабет и протестировано гипогликемическое действие йогурта.
Эксперимент продолжался 2 месяца. Модель преддиабета была достигнута на 5 недели эксперимента. Далее в течение 3 недель на фоне преддиабета контрольную группу перевели на стандартную диету, для крыс экспериментальной группы к стандартному рациону был добавлен исследуемый йогурт, обогащенный пищевой добавкой «Лавитол-В».
Вызов сахарозной модели преддиабета:
Контрольную группу кормили повышенной углеводной диетой (овсяная каша+сахар+сухое молоко) для оценки эффективности модели преддиабета. Экспериментальную группу кормили повышенной углеводной диетой (овсяная каша+сахар+сухое молоко), для оценки гипогликемического действия исследуемого йогурта на модель преддиабета.
Кормление после преддиабета:
Контрольную группу кормили стандартной диетой (овсяная каша+вода), а для крыс экспериментальной группы к стандартному рациону был добавлен йогурт, обогащенный пищевой добавкой «Лавитол-В» в количестве 2 мл на одну особь 1 раз в сутки.
Точки контроля:
Уровень глюкозы в крови натощак и глюкозотолерантный тест (ГТТ) -определяли через 1 сутки, 2 недели, 3 недели, 4 недели, 5 недель, 6 недель, 7 недель, 8 недель. Морфологическая оценка поджелудочной железы - на 5 и 8 неделе: срезы окрашивали гематоксилин-эозином (Микроскопическая техника, 1996). На препаратах с помощью программы ScopePhoto определяли площадь островков Лангерганса, общее количество клеток в островках. Вес животных - 1 сутки, 5 неделя, 8 неделя.
Проверка статистической достоверности:
Описательная статистика - box-plot анализ. Проверка достоверности - ANOVA (однофакторный дисперсионный анализ). Материалы:
Для проведения эксперимента был взят йогурт, обогащенный пищевой добавкой «Лавитол-В», содержащий водорастворимый комплекс дигидрокверцетина и арабиногалактана.
Моделирование преддиабета было проведено на основе модели Sakamoto Е. и соавторов [3].
Определение глюкозы проходило с применением глюкометров Accu-chek Active и тест-полосок к нему. Капиллярная кровь у крыс бралась с помощью скарификатора/ланцетов для автоматической ручки.
Результаты:
Оценка толерантности к глюкозе (фиг. 4).
Снижение среднего значения уровня глюкозы крови спустя 2 часа после углеводной нагрузки на 16% у крыс, получивших йогурт. Среднее значение показателя на момент достижения преддиабета: 7,55±0,46 ммоль/л. Среднее значение показателя в конце исследования:6,37±0,60 ммоль/л. Р <0,01: различия значимы по сравнению с исходными показателями, t-критерий для парных выборок. (Предельный уровень для преддиабета спустя 2 часа после углеводной нагрузки - 7,4 ммоль/л).
Оценка глюкозы натощак (фиг. 5).
У крыс, получавших йогурт, среднее значение уровня глюкозы крови натощак снизилось на 9%. Среднее значение показателя на момент достижения преддиабета: 6,73±0,37 ммоль/л. Среднее значение показателя в конце исследования:6,08±1,05 ммоль/л. Р<0,05: различия значимы по сравнению с исходными показателями, t-критерий для парных выборок. (Предельный уровень для преддиабета - 6,2 ммоль/л).
Оценка прироста веса (фиг. 6).
Снижение скорости прироста веса с 31% во время моделирования преддиабета до 6% у крыс, получавших йогурт. Среднее значение показателя на момент достижения преддиабета: 187,6±70,3 г. Среднее значение показателя на момент достижения преддиабета: 274,4±32,6 г. Среднее значение показателя в конце исследования: 291,1±24,6 г. Р<0,001: различия значимы при сравнении значений между собой, однофакторный дисперсионный анализ.
Результаты свидетельствуют о том, что исследуемый йогурт, обогащенный пищевой добавкой «Лавитол-В» повышает скорость утилизации глюкозы, а значит, обладает гипогликемической активностью.
Гистологическая верификация
Поджелудочная железа интактных крыс - без изменений (фиг. 7, 8).
Образец поджелудочной железы крыс интактной группы. Островок Лангерганса средних размеров. Островки содержат многочисленные крупные клетки. Соединительнотканная капсула островка тонкая. Окраска: гематоксилин - эозин. Увеличение: 400.
Поджелудочная железа крыс с преддиабетом (ПД) - выраженная гиперплазия бета-клеток островков Лангерганса (фиг. 9).
Образец поджелудочной железы крыс с ПД. Выделен островок Лангерганса с многочисленными мелкими клетками по периферии островка в подкапсульной зоне. Кровеносные сосуды расширены. Окраска: гематоксилин - эозин. Увеличение: 400.
Образец поджелудочной железы крыс с ПД после воздействия йогурта (фиг. 10). В составе островков Лангерганса клетки различных размеров располагаются неравномерно, часть из них имеет вакуолизированную цитоплазму. Кровеносные капилляры очагово-расширены. В подкапсульной зоне островка располагаются участки, состоящие из мелких клеток. Окраска: гематоксилин - эозин. Увеличение: 400.
Таким образом, по результатам морфологической оценки островков Лангерганса поджелудочной железы у крыс с сахарозной моделью преддиабета была выявлена значительная гиперплазия бета-клеток, в то время, как у крыс, получавших на фоне преддиабеда йогурт, обогащенный пищевой добавкой «Лавитол-В», гиперплазия островков Лангерганса была маловыраженная, что подтверждает гипогликемическую активностью исследуемого йогурта.
Литература:
1. Окислительный стресс. Прооксиданты и антиоксиданты. / Меньшикова Е.Б., Панкин В.З., Зенков Н.К., Бондарь И.А., Круговых Н.Ф., Труфакин В.А. - М.: фирма «Слово», 2006. - 556 с.
2. Weidmann А.Е. Dihydroquercetin: more than just an impurity? European Journal of Pharmacology, 2012, 684: 19-26.
3. Sakamoto E., Seino Y., Fukami A., et al. Ingestion of a moderate high-sucrose diet results in glucose intolerance with reduced liver glucokinase activity and impaired glucagon-like peptide-1 secretion. J. Diabetes Investigation. 2012: 3(5): 432-440. Doi: 10.1111/j. 2040-1124.2012/00208.x.