Біотехнологічні аспекти отримання ферментованих соєвих продуктів з підвищеною фітоестрогенною активністю

Автор(и)

  • Leonid Kaprelyants Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0003-2136-5669
  • Liudmyla Trufkati Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-6233-6533
  • Liliia Pozhitkova Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0002-7652-3305
  • Tetiana Shpyrko Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0001-5654-8831
  • Nataliya Shvets Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039, Україна https://orcid.org/0000-0003-0340-3465

DOI:

https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205753

Ключові слова:

ферментація, соєве молоко, лактобацили, біфідобактерії, пробіотики, олігосахариди, ізофлавони, α-галактозидаза, β-глюкозидаза

Анотація

Вивчали протеолітичну, α-галактозидазну і β-глюкозидазну активності консорціумів Lactobacillus acidophilus 317/402 з Вifidobacterium longum-Я3 і Вifidobacterium adolescentis-С52 в процесі ферментації соєвого молока. Встановили, що досліджувані культури мають активні ферментні апарати і допомагають мінімізувати чинники, що обмежують використання соєвого молока для виробництва функціональних продуктів харчування – присутність олігосахаридів, що не перетравлюються, і бобового смаку. За протеолітичною активністю, яка становила 30 mU через 6 годин ферментації, лідирував консорціум Lactobacillus acidophilus 317/402 з Вifidobacterium adolescentis-С52. Найбільшу α-галактозидазну і β-глюкозидазну активності – 98 U/mg і 81 U/mg відповідно – проявляв консорціум Lactobacillus acidophilus 317/402 з Вifidobacterium longum-Я3. При цьому кількість даідзину, гліцитину і геністину знижувалася відповідно на 93 %, 75 % і 99,6 %, а кількість відповідних агліконів зростала на 278 %, 153 % і 338 %. Тоді як зазначені ферментні активності Lactobacillus acidophilus 317/402 з Вifidobacterium adolescentis-С52 не перевищували 78 і 75 U/mg відповідно, та процеси біотрансформації ізофлавонів йшли менш інтенсивно. Показано, що в соєвому молоці формуються певні симбіотичні взаємини між обраними штамами біфідобактерій та ацидофільною паличкою, що дає можливість отримувати високі титри пробіотичних культур в готовому продукті, причому з перевагою біфідобактерій. Через 9 годин ферментації середня кількість клітин біфідобактерій і лактобацил по обох консорціумах становила (0,9–2)·108 КУО/см3 и (0,8–4)·109 КУО/см3. Доведено підвищення пробіотичної та естрагенної активності ферментованих напоїв на основі сої при зниженні кількості галактоолігосахаридів в середньому на 50–70 %

Біографії авторів

Leonid Kaprelyants, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Доктор технічних наук, професор, завідувач кафедри

Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування

Liudmyla Trufkati, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування

Liliia Pozhitkova, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук

Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування

Tetiana Shpyrko, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук, доцент

Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування

Nataliya Shvets, Одеська національна академія харчових технологій вул. Канатна, 112, м. Одеса, Україна, 65039

Кандидат технічних наук

Кафедра біохімії, мікробіології та фізіології харчування

Посилання

  1. Kaprelyants, L., Yegorova, A., Trufkati, L., Pozhitkova, L. (2019). Functional foods: prospects in Ukraine. Food Science and Technology, 13 (2), 15–23. doi: https://doi.org/10.15673/fst.v13i2.1382
  2. Kaprelyants, L. (2016). Functional foods and nutraceuticals – modern approach to food science. Visnyk of the Lviv University. Series Biology, 73, 441–441. Available at: http://nbuv.gov.ua/UJRN/VLNU_biol_2016_73_122
  3. Bultosa, G. (2016). Functional Foods: Dietary Fibers, Prebiotics, Probiotics, and Synbiotics. Reference module in Food Science. Elsevier. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-08-100596-5.00245-6
  4. Mayorov, A. A., Mironenko, I. M., Ovsyankina, N. A., Belov, A. N., El'chaninov, V. V., Koval', A. D., Shchetinin, M. P. (2002). Perspektivy ispol'zovaniya soevyh komponentov. Molochnaya promyshlennost', 1, 55–57.
  5. Kumari, A., Angmo, K., Monika, S., Bhalla, T. C. (2018). Functional and technological application of probiotic L. casei PLA5 in fermented soymilk. International Food Research Journal, 25 (5), 2164–2172. Available at: http://www.ifrj.upm.edu.my/25%20(05)%202018/(54).pdf
  6. Khamagaeva, I. S., Boyarineva, I. V., Potapchuk, N. Y. (2013). The study of probiotic properties of combined starter. Tehnika i tehnologiya pishchevyh proizvodstv, 1 (28).
  7. Lourens-Hattingh, A., Viljoen, B. C. (2001). Yogurt as probiotic carrier food. International Dairy Journal, 11 (1-2), 1–17. doi: https://doi.org/10.1016/s0958-6946(01)00036-x
  8. Kim, Y., Yoon, S., Lee, S. B., Han, H. W., Oh, H., Lee, W. J., Lee, S.-M. (2014). Fermentation of Soy Milk via Lactobacillus plantarum Improves Dysregulated Lipid Metabolism in Rats on a High Cholesterol Diet. PLoS ONE, 9 (2), e88231. doi: https://doi.org/10.1371/journal.pone.0088231
  9. Panwar, H., Rashmi, H. M., Batish, V. K., Grover, S. (2013). Probiotics as potential biotherapeutics in the management of type 2 diabetes - prospects and perspectives. Diabetes/Metabolism Research and Reviews, 29 (2), 103–112. doi: https://doi.org/10.1002/dmrr.2376
  10. Božanić, R., Lovković, S., Jeličić, I. (2011). Optimising fermentation of soymilk with probiotic bacteria. Czech Journal of Food Sciences, 29 (1), 51–56. doi: https://doi.org/10.17221/97/2010-cjfs
  11. Zarour, K., Vieco, N., Pérez-Ramos, A., Nácher-Vázquez, M., Mohedano, M. L., López, P. (2017). Food Ingredients Synthesized by Lactic Acid Bacteria. Microbial Production of Food Ingredients and Additives, 89–124. doi: https://doi.org/10.1016/b978-0-12-811520-6.00004-0
  12. Telang, A. M., Joshi, V. S., Sutar, N., Thorat, B. N. (2010). Enhancement of Biological Properties of Soymilk by Fermentation. Food Biotechnology, 24 (4), 375–387. doi: https://doi.org/10.1080/08905436.2010.524489
  13. Niyibituronsa, M., Onyango, A. N., Gaidashova, S., Imathiu, S., Boevre, M. D., Leenknecht, D. et. al. (2019). The Growth of Different Probiotic Microorganisms in Soymilk from Different Soybean Varieties and their Effects on Anti-oxidant Activity and Oligosaccharide Content. Journal of Food Research, 8 (1), 41. doi: https://doi.org/10.5539/jfr.v8n1p41
  14. Myagmardorj, B., Purev, M.-E., Batdorj, B. (2018). Functional properties of fermented soymilk by Lactobacillus fermentum BM-325. Mongolian Journal of Chemistry, 19 (45), 32–37. doi: https://doi.org/10.5564/mjc.v19i45.1087
  15. Singh, B. P., Vij, S. (2018). α-Galactosidase activity and oligosaccharides reduction pattern of indigenous lactobacilli during fermentation of soy milk. Food Bioscience, 22, 32–37. doi: 10.1016/j.fbio.2018.01.002
  16. Goulas, T., Goulas, A., Tzortzis, G., Gibson, G. R. (2009). A novel α-galactosidase from Βifidobacterium bifidum with transgalactosylating properties: gene molecular cloning and heterologous expression. Applied Microbiology and Biotechnology, 82 (3), 471–477. doi: https://doi.org/10.1007/s00253-008-1750-5
  17. Battistini, C., Gullón, B., Ichimura, E. S., Gomes, A. M. P., Ribeiro, E. P., Kunigk, L. et. al. (2018). Development and characterization of an innovative synbiotic fermented beverage based on vegetable soybean. Brazilian Journal of Microbiology, 49 (2), 303–309. doi: https://doi.org/10.1016/j.bjm.2017.08.006
  18. Kobayashi, M., Shima, T., Fukuda, M. (2018). Metabolite Profile of Lactic Acid-Fermented Soymilk. Food and Nutrition Sciences, 09 (11), 1327–1340. doi: https://doi.org/10.4236/fns.2018.911095
  19. Havas, P., Kun, S., Perger-Mészáros, I., Nguyen, Q., Rezessy-Szabó, J. Role of the Bifidobacteria in Soymilk Fermentation. Available at: http://korny.uni-corvinus.hu/cneucoop_fullpapers/s3/petrahavas.pdf
  20. Kreijkamp-Kaspers, S., Kok, L., Grobbee, D. E., de Haan, E. H. F., Aleman, A., Lampe, J. W., van der Schouw, Y. T. (2004). Effect of soy protein containing isoflavones on cognitive function, bone mineral density, and plasma lipids in postmenopausal women: a randomized controlled trial. JAMA, 292 (1), 65–74. doi: https://doi.org/10.1001/jama.292.1.65
  21. Setchell, K. D. R., Brown, N. M., Desai, P. B., Zimmer-Nechimias, L., Wolfe, B., Jakate, A. S. et. al. (2003). Bioavailability, Disposition, and Dose-Response Effects of Soy Isoflavones When Consumed by Healthy Women at Physiologically Typical Dietary Intakes. The Journal of Nutrition, 133 (4), 1027–1035. doi: https://doi.org/10.1093/jn/133.4.1027
  22. Yatsu, F. K. J., Koester, L. S., Bassani, V. L. (2016). Isoflavone-aglycone fraction from Glycine max: a promising raw material for isoflavone-based pharmaceutical or nutraceutical products. Revista Brasileira de Farmacognosia, 26 (2), 259–267. doi: https://doi.org/10.1016/j.bjp.2015.12.004
  23. Horáčková, Š., Mühlhansová, A., Sluková, M., Schulzová, V., Plocková, M. (2016). Fermentation of soymilk by yoghurt and bifidobacteria strains. Czech Journal of Food Sciences, 33 (4), 313–319. doi: https://doi.org/10.17221/115/2015-cjfs
  24. You, H. J., Ahn, H. J., Kim, J. Y., Wu, Q. Q., Ji, G. E. (2015). High expression of β-glucosidase in Bifidobacterium bifidum BGN4 and application in conversion of isoflavone glucosides during fermentation of soy milk. Journal of Microbiology and Biotechnology, 25 (4), 469–478. doi: https://doi.org/10.4014/jmb.1408.08013
  25. Otieno, D. O., Ashton, J. F., Shah, N. P. (2006). Evaluation of enzymic potential for biotransformation of isoflavone phytoestrogen in soymilk by Bifidobacterium animalis, Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei. Food Research International, 39 (4), 394–407. doi: https://doi.org/10.1016/j.foodres.2005.08.010
  26. Капрельянц, Л. В., Труфкаті, Л. В. (2006). Біотехнологія виробництва функціональних білкових продуктів. Збірник наукових праць ХДУХТ, 1 (3), 16–23.
  27. Sumarna (2008). Changes of raffinose and stachyose in soy milk fermentation by lactic acid bacteria from local fermented foods of Indonesian. Malaysian Journal of Microbiology, 4 (2), 26–34. doi: https://doi.org/10.21161/mjm.12208
  28. Scalabrini, P., Rossi, M., Spettoli, P., Matteuzzi, D. (1998). Characterization of Bifidobacterium strains for use in soymilk fermentation. International Journal of Food Microbiology, 39 (3), 213–219. doi: https://doi.org/10.1016/s0168-1605(98)00005-1
  29. Abdel-Rahman, M. A., Tashiro, Y., Sonomoto, K. (2013). Recent advances in lactic acid production by microbial fermentation processes. Biotechnology Advances, 31 (6), 877–902. doi: https://doi.org/10.1016/j.biotechadv.2013.04.002
  30. Donkor, O. N., Henriksson, A., Vasiljevic, T., Shah, N. P. (2007). Proteolytic activity of dairy lactic acid bacteria and probiotics as determinant of growth and in vitro angiotensin-converting enzyme inhibitory activity in fermented milk. Le Lait, 87 (1), 21–38. doi: https://doi.org/10.1051/lait:2006023
  31. Nielsen, P. M., Petersen, D., Dambmann, C. (2001). Improved Method for Determining Food Protein Degree of Hydrolysis. Journal of Food Science, 66 (5), 642–646. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2001.tb04614.x
  32. Chun, J., Jeong, W. J., Kim, J. S., Lim, J., Park, C. S., Kwon, D. Y. et. al. (2008). Hydrolysis of isoflavone glucosides in soymilk fermented with single or mixed cultures of Lactobacillus paraplantarum KM, Weissella sp. 33, and Enterococcus faecium 35 isolated from humans. Journal of microbiology and biotechnology, 18 (3), 573–578.
  33. Chun, J., Kim, G. M., Lee, K. W., Choi, I. D., Kwon, G.-H., Park, J.-Y. et. al. (2007). Conversion of Isoflavone Glucosides to Aglycones in Soymilk by Fermentation with Lactic Acid Bacteria. Journal of Food Science, 72 (2), M39–M44. doi: https://doi.org/10.1111/j.1750-3841.2007.00276.x
  34. Holzapfel, W. H., Haberer, P., Geisen, R., Björkroth, J., Schillinger, U. (2001). Taxonomy and important features of probiotic microorganisms in food and nutrition. The American Journal of Clinical Nutrition, 73 (2), 365s–373s. doi: https://doi.org/10.1093/ajcn/73.2.365s
  35. Savijoki, K., Ingmer, H., Varmanen, P. (2006). Proteolytic systems of lactic acid bacteria. Applied Microbiology and Biotechnology, 71 (4), 394–406. doi: https://doi.org/10.1007/s00253-006-0427-1
  36. Poch, M., Bezkorovainy, A. (1988). Growth-Enhancing Supplements for Various Species of the Genus Bifidobacterium. Journal of Dairy Science, 71 (12), 3214–3221. doi: https://doi.org/10.3168/jds.s0022-0302(88)79926-9
  37. Belkaaloul, K., Chekroun, A., Ait-Abdessalam, A., Saidi, D., Kheroua, O. (2010). Growth, acidification and proteolysis performance of two co-cultures (Lactobacillus plantarum-Bifidobacterium longum and Streptococcus thermophilus-Bifidobacterium longum). African Journal of Biotechnology, 9 (10), 1463–1469. doi: https://doi.org/10.5897/ajb09.1090
  38. Uzzan, M., Abuza, T. P. L. (2006). Critical Issues in R&D of Soy Isoflavone-enriched Foods and Dietary Supplements. Journal of Food Science, 69 (3), CRH77–CRH86. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2004.tb13345.x
  39. King, R. A., Bignell, C. M. (2000). Concentrations of isoflavone phytoestrogens and their glucosides in Australian soya beans and soya foods. Australian Journal of Nutrition and Dietetics, 57 (2), 70–78.
  40. Tsangalis, D., Ashton, J. F., Mcgill, A. E. J., Shah, N. P. (2002). Enzymic Transformation of Isoflavone Phytoestrogens in Soymilk by β-Glucosidase-Producing Bifidobacteria. Journal of Food Science, 67 (8), 3104–3113. doi: https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2002.tb08866.x
  41. Setchell, K. D. R., Brown, N. M., Desai, P., Zimmer-Nechemias, L., Wolfe, B. E., Brashear, W. T. et. al. (2001). Bioavailability of Pure Isoflavones in Healthy Humans and Analysis of Commercial Soy Isoflavone Supplements. The Journal of Nutrition, 131 (4), 1362S–1375S. doi: https://doi.org/10.1093/jn/131.4.1362s
  42. Setchell, K. D. R. (2000). Absorption and Metabolism of Soy Isoflavones – from Food to Dietary Supplements and Adults to Infants. The Journal of Nutrition, 130(3), 654S–655S. doi: https://doi.org/10.1093/jn/130.3.654s
  43. Leroy, F., De Vuyst, L. (2004). Lactic acid bacteria as functional starter cultures for the food fermentation industry. Trends in Food Science & Technology, 15 (2), 67–78. doi: https://doi.org/10.1016/j.tifs.2003.09.004
  44. Barrangou, R., Azcarate-Peril, M. A., Duong, T., Conners, S. B., Kelly, R. M., Klaenhammer, T. R. (2006). Global analysis of carbohydrate utilization by Lactobacillus acidophilus using cDNA microarrays. Proceedings of the National Academy of Sciences, 103 (10), 3816–3821. doi: https://doi.org/10.1073/pnas.0511287103

##submission.downloads##

Опубліковано

2020-06-30

Як цитувати

Kaprelyants, L., Trufkati, L., Pozhitkova, L., Shpyrko, T., & Shvets, N. (2020). Біотехнологічні аспекти отримання ферментованих соєвих продуктів з підвищеною фітоестрогенною активністю. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 3(11 (105), 77–88. https://doi.org/10.15587/1729-4061.2020.205753

Номер

Том 3 № 11 (105) (2020): Технології та обладнання харчових виробництв

Розділ

Технології та обладнання харчових виробництв

Ліцензія

Авторське право (c) 2020 Leonid Kaprelyants, Liudmyla Trufkati, Liliia Pozhitkova, Tetiana Shpyrko, Nataliya Shvets

Creative Commons License

Ця робота ліцензується відповідно до Creative Commons Attribution 4.0 International License.

Закріплення та умови передачі авторських прав (ідентифікація авторства) здійснюється у Ліцензійному договорі. Зокрема, автори залишають за собою право на авторство свого рукопису та передають журналу право першої публікації цієї роботи на умовах ліцензії Creative Commons CC BY. При цьому вони мають право укладати самостійно додаткові угоди, що стосуються неексклюзивного поширення роботи у тому вигляді, в якому вона була опублікована цим журналом, але за умови збереження посилання на першу публікацію статті в цьому журналі.

Ліцензійний договір – це документ, в якому автор гарантує, що володіє усіма авторськими правами на твір (рукопис, статтю, тощо).
Автори, підписуючи Ліцензійний договір з ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР», мають усі права на подальше використання свого твору за умови посилання на наше видання, в якому твір опублікований. Відповідно до умов Ліцензійного договору, Видавець ПП «ТЕХНОЛОГІЧНИЙ ЦЕНТР» не забирає ваші авторські права та отримує від авторів дозвіл на використання та розповсюдження публікації через світові наукові ресурси (власні електронні ресурси, наукометричні бази даних, репозитарії, бібліотеки тощо).
За відсутності підписаного Ліцензійного договору або за відсутністю вказаних в цьому договорі ідентифікаторів, що дають змогу ідентифікувати особу автора, редакція не має права працювати з рукописом.
Важливо пам’ятати, що існує і інший тип угоди між авторами та видавцями – коли авторські права передаються від авторів до видавця. В такому разі автори втрачають права власності на свій твір та не можуть його використовувати в будь-який спосіб.