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. GOST 31450-2013. (2019). Moloko pit'yevoye. Tekhnicheskiye usloviya [Drinking milk. Specifications]. Moscow: Standartinform. (Original work published 2014).

2. GOST 10444.11-2013. (2014). Mikrobiologiya pishchevykh produktov i kormov dlya zhivotnykh. Metody vyyavleniya i podscheta kolichestva mezofil'nykh molochnokislykh mikroorganizmov [Microbiology of food and animal feed. Methods for the detection and enumeration of mesophilic lactic acid bacteria]. Moscow: Standartinform. (Original work published 2015).

3. GOST R 54669-2011. (2019). Moloko i produkty pererabotki moloka. Metody opredeleniya kislotnosti [Milk and milk processing products. Methods for determination of acidity]. Moscow: Standartinform. (Original work published 2013).

4. Grigorian, R. E., Kurchenko, V. P., Golovneva, N. A., et al. (2025). Tekhnologiya inkapsulirovaniya Lactiplantibacillus plantarum v obolochku al'ginata kal'tsiya dlya polucheniya mikrokapsul razlichnykh razmerov [Technology of encapsulating Lactiplantibacillus plantarum in a calcium alginate shell to obtain microcapsules of various sizes]. Sovremennaya nauka i innovatsii [Modern Science and Innovations], (1), 135–149. https://doi.org/10.30898/2079-8152.2025.1.135.

5. Kanochkina, M. S., Shipareva, M. G., Bilyalova, A. S., et al. (2023). Sozdaniye funktsional'nykh kislomolochnykh produktov na osnove novykh shtammov molochnokislykh bakteriy s vysokimi organolepticheskimi pokazatelyami [Development of functional fermented milk products based on new strains of lactic acid bacteria with high organoleptic characteristics]. Khraneniye i pererabotka sel'khozsyr'ya [Storage and Processing of Farm Products], (2), 176–186. https://doi.org/10.36107/spfp.2023.369.

6. TR TS 033/2013. (2013). O bezopasnosti moloka i molochnoy produktsii (Tekhnicheskiy reglament Tamozhennogo soyuza) [On the safety of milk and dairy products (Technical Regulation of the Customs Union)]. Moscow: Evraziyskaya ekonomicheskaya komissiya.

7. 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.

8. 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.

9. 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.

10. Hernández-Gallegos, M. A., Solorza-Feria, J., Cornejo-Mazón, M., et al. (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.

11. Hill, C., Guarner, F., Reid, G., et al. (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.

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

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 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-linkers sources. LWT, 110, 307–315. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2019.01.065.

16. 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, 2019, Article 9768152. https://doi.org/10.1155/2019/9768152.

17. 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.

18. Ramos, P. E., Silva, P., Alario, M. M., et al. (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.

19. 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.

20. 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.

21. 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.