Влияние микроинкапсулированной формы Lactiplantibacillus plantarum на кинетику ферментации, постокисление и сроки хранения кисломолочного продукта

Введение. Неконтролируемое постокисление при хранении кисломолочных продуктов с пробиотиками ограничивает срок их годности и ухудшает потребительские свойства. Микроинкапсулирование пробиотических культур рассматривается как перспективный подход, однако влияние данной технологии на метаболическую активность пробиотиков и их взаимодействие с заквасочной микрофлорой в процессе ферментации и хранения изучено недостаточно.

Цель. Сравнительное исследование влияния свободной и микроинкапсулированной форм Lactiplantibacillus plantarum на кинетику кислотообразования и реологические свойства при совместном культивировании со Streptococcus salivarius subsp. thermophilus, а также на динамику постокисления и выживаемость микроорганизмов при хранении кисломолочного продукта.

Материалы и методы. Образцы кисломолочного продукта готовили с использованием культур Str. thermophilus и Lpb. plantarum (свободная и капсулированная формы, размер микрокапсул - 250±12 мкм) в трёх соотношениях (3,5%/1,5%; 2,5%/2,5%; 1,5%/3,5%). В процессе ферментации (4 ч) и последующего хранения при 4±2 °С (18 суток) определяли титруемую кислотность, pH, динамическую вязкость и количество жизнеспособных клеток (КОЕ/г). 

Результаты. Установлено, что образцы с капсулированной формой Lpb. plantarum характеризовались более низкой начальной скоростью кислотообразования по сравнению со свободной культурой. В процессе хранения образец с соотношением культур 1,5% Lpb. plantarum (капсулированная форма) / 3,5% Str. thermophilus достиг предельной кислотности 120 °Т на 12-е сутки, тогда как образец со свободной формой превысил этот порог на 6-е сутки. Применение капсулированной формы сопровождалось более высокой вязкостью сгустка во всех исследованных соотношениях, а также более высокой выживаемостью Lpb. plantarum (≥10⁷ КОЕ/г) к 18-м суткам хранения.

Выводы. Микроинкапсулирование Lpb. plantarum может служить инструментом замедления кислотообразования как на этапе ферментации, так и при хранении. Для образца с соотношением 1,5%/3,5% использование капсулированной формы позволило сохранить нормируемые показатели кислотности до 12 суток. Наблюдаемое увеличение вязкости и выживаемости клеток требует дальнейшего изучения механизмов, лежащих в основе этих эффектов.

1. Григорян, Р. Э., Курченко, В. П., Головнева, Н. А., Денисенко В.В., Найденко И.А., Салманова Д.А., Гарибян Л.В., Ржепаковский И.В., Алиева Л.Р., Лодыгин А.Д., евдокимов И.А., Шрамко М.И. (2025). Технология инкапсулирования Lactiplantibacillus plantarum в оболочку альгината кальция для получения микрокапсул различных размеров. Современная наука и инновации, (1), 135–149. https://doi.org/10.37493/2307-910X.2025.1.11

2. Каночкина, М. С., Шипарева, М. Г., Билялова, А. С., Смирнов Н.Б. (2023). Создание функциональных кисломолочных продуктов на основе новых штаммов молочнокислых бактерий с высокими органолептическими показателями. Хранение и переработка сельхозсырья, (2), 176–186. https://doi.org/10.36107/spfp.2023.369

3. Al-Tawaha, R., & Meng, C. (2018). Potential benefits of lactobacillus plantarum as probiotic and its advantages in human health and industrial applications: A review. Advances in Environmental Biology, 12, 16–27. https://doi.org/10.22587/aeb.2018.12.1.4

4. Bellisle, F., Blundell, J. E., & Dye, L. (1998). Functional food science and behaviour and physiological functions British Journal of Nutrition, 80, 173–193. https://doi.org/10.1079/BJN19980109

5. Ben Messaoud, G., Sánchez-González, L., Probst, L., Jeandel, C., Arab-Tehrany, E., & Desobry, S. (2016). Physico-chemical properties of alginate/shellac aqueous-core capsules: Influence of membrane architecture on riboflavin release. Carbohydrate Polymers, 144, 428–437. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2016.02.081

6. Chandramouli V., Kailasapathy K., Peiris P., Jones M. (2004). An improved method of microencapsulation and its evaluation to protect Lactobacillus spp. in simulated gastric conditions. Microbiol Methods. 56(1): 27-35. doi: 10.1016/j.mimet.2003.09.002.

7. Donati, I., & Christensen, B. E. (2023). Alginate-metal cation interactions: Macromolecular approach. Carbohydrate Polymers, 321, Article 121280. https://doi.org/10.1016/j.carbpol.2023.121280

8. Frakolaki, G., Giannou, V., Kekos, D., & Tzia, C. (2021). A review of the microencapsulation techniques for the incorporation of probiotic bacteria in functional foods. Critical Reviews in Food Science and Nutrition, 61 (9), 1515–1536. https://doi.org/10.1080/10408398.2020.1761773

9. Hernández-Gallegos, M. A., Solorza-Feria, J., Cornejo-Mazón, M., & др. (2023). Protective effect of alginate microcapsules with different rheological behavior on Lactiplantibacillus plantarum 299v. Gels, 9(9), Article 682. https://doi.org/10.3390/gels9090682

10. Hill, C., Guarner, F., Reid, G., Gibson, G. R., Merenstein, D. J., Pot, B., Morelli, L., Canani, R. B., Flint, H. J., Salminen, S., Calder, P. C., & Sanders, M. E. (2014). The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 11(8), 506–514. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2014.66.

11. Jan, T., Negi, R., Hilal, A., Kaur, S., Kour, D., Khan, S. S., Shreaz, S., Chauhan, P., Yadav, N., Rustagi, S., Rai, A. K., Singh, S., Yadav, A. N., & Ahmed, N. (2025). Microencapsulation techniques for probiotic formulations: Current scenario and future perspective. Journal of Food Quality, Article 6738124. https://doi.org/10.1155/jfq/6738124.

12. Lappalainen, R., Kearney, J., & Gibney, M. (1998). A pan European survey of consumer attitudes to food, nutrition and health: An overview. Food Quality and Preference, 9, 467–478.

13. Mao, L., Pan, Q., Yuan, F., & Gao, Y. (2019). Formation of soy protein isolate-carrageenan complex coacervates for improved viability of Bifidobacterium longum during pasteurization and in vitro digestion. Food Chemistry, 276, 307–314. https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2018.10.026

14. More, K. S., Kadavakollu, S., Nigar, S., Gul, K., Sehrawat, R., & Mir, N. A. (2024). Encapsulation of resveratrol in alginate microcapsules using the internal gelation technique: Fabrication, characterization and release kinetics. LWT, 207, Article 116663. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2024.116663

15. Petraitytė, S., & Šipailienė, A. (2019). Enhancing encapsulation efficiency of alginate capsules containing lactic acid bacteria by using different divalent cross-linker sources. LWT, 110, 307–315. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.01.065

16. Piskov, S.; Timchenko, L.; Avanesyan, S.; Rzhepakovsky, I.; Sizonenko, M.; Blinov, A.; Avanesyan, S.S.; Kurchenko, V.; Sushkov, M.A.; Ibrahim, S.A.; et al. A Comparative Study on the Structural Properties and Lipid Profile of Mushroom (Pleurotus ostreatus) Powder Obtained by Different Drying Methods. Agriculture 2022, 12, 1590. https://doi.org/10.3390/agriculture12101590.

17. Praepanitchai, O.-A., Noomhorm, A., & Anal, A. K. (2019). Survival and behavior of encapsulated probiotics (Lactobacillus plantarum) in calcium-alginate-soy protein isolate-based hydrogel beads in different processing conditions (pH and temperature) and in pasteurized mango juice. BioMed Research International, 1-8, Article 9768152. https://doi.org/10.1155/2019/9768152

18. Prete, R., Long, S. L., Joyce, S. A., & Corsetti, A. (2020). Genotypic and phenotypic characterization of food-associated Lactobacillus plantarum isolates for potential probiotic activities. FEMS Microbiology Letters, 367(10), Article fnaa076. https://doi.org/10.1093/femsle/fnaa076.

19. Qi, X., Simsek, S., Chen, B., & Rao, J. (2020). Alginate-based double-network hydrogel improves the viability of encapsulated probiotics during simulated sequential gastrointestinal digestion: Effect of biopolymer type and concentrations. International Journal of Biological Macromolecules, 165, 1675–1685. https://doi.org/10.1016/j.ijbiomac.2020.09.202

20. Qian Hua, Dan Li (2024). Lactiplantibacillus plantarum 299V fermented in microcapsules shows enhanced stability and could improve the microbial quality and safety of oysters through bioaccumulation. Food science, 11, 8066-8076. https://doi.org/10.1111/1750-3841.17406.

21. Ramos, P. E., Silva, P., Alario, M. M., & др. (2018). Effect of alginate molecular weight and M/G ratio in beads properties foreseeing the protection of probiotics. Food Hydrocolloids, 77, 8–16. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2017.08.028

22. Shahidi, F., Shahidi, F., & Peng, H. (2018). Bioaccessibility and bioavailability of phenolic compounds. Journal of Food Bioactives, 4, 11–68. https://doi.org/10.31665/JFB.2018.4162.

23. Tripathi, M. K., & Giri, S. K. (2014). Probiotic functional foods: Survival of probiotics during processing and storage. Journal of Functional Foods, 9, 225–241. https://doi.org/10.1016/j.jff.2014.04.030

24. Yahfoufi, N., Mallet, J., Graham, E., & Matar, C. (2018). Role of probiotics and prebiotics in immunomodulation. Current Opinion in Food Science, 20, 82–91. https://doi.org/10.1016/j.cofs.2018.04.006

25. Yun, P., Devahastin, S., & Chiewchan, N. (2021). Microstructures of encapsulates and their relations with encapsulation efficiency and controlled release of bioactive constituents: A review. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety, 20(2), 1768–1799. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12701