Dairy industry Dairy industry Молочная промышленность 1019-8946 89692 10.21603/1019-8946-2024-5-4 Научная статья Research Article Научная статья Modifying Structural and Mechanical Properties of Fermented Dairy Products with Various Biological Pectins Применение пектинов из различных биоресурсов для модификации структурно-механических свойств кисломолочных продуктов https://orcid.org/0000-0002-0913-5644 Кондратенко Владимир Владимирович Kondratenko Vladimir V. v_kondratenko@vnimi.org

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Федотова Ольга Борисовна Fedotova Olga B.

доктор технических наук;

doctor of technical sciences;

 Агаркова Евгения Юрьевна Agarkova Evgeniya Yu. e_agarkova@vnimi.org

кандидат технических наук;

candidate of technical sciences;

 Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности Москва Россия All-Russian Dairy Research Institute Moscow Russian Federation 24 10 2024 24 10 2024 5 15 21 03 05 2024 23 09 2024 https://moloprom.kemsu.ru/en/nauka/article/89692/view

Целью работы являлась разработка подхода к определению применимости пектинов из различных биоресурсов как компонента кисломолочных пектиносодержащих продуктов для модификации их структурно-механических свойств. Подход предусматривает ранжирование по убыванию пула пектинов из различных источников в пределах каждого из целевых технологических свойств на основании молекулярных характеристик и физико-химических показателей. Данный подход позволяет определять вид пектинов, который целесообразно использовать для модификации технологических свойств молочных продуктов в зависимости от их физико-химических показателей. Подход апробирован с использованием свекловичного, цитрусового, яблочного, подсолнечного, тыквенного, морковного и картофельного пектинов в рецептурах йогурта, напитка кисломолочного, соуса ацидофильного, крема сметанного и желе кисломолочного. Результаты исследований показали, что во взаимосвязи молекулярных свойств пектинов и проявлении их технологических свойств в составе кисломолочных пектиносодержащих продуктов нет какого-либо кардинально превалирующего молекулярного фактора, все молекулярные характеристики следует учитывать в комплексе. Установлено нелинейное увеличение динамической вязкости йогурта, напитка кисломолочного, соуса ацидофильного и крема сметанного при увеличении массовой доли выбранных пектинов, позволяющее варьировать консистенцию продукта в зависимости от потребительских предпочтений. В отношении кисломолочного желе установлено, что нецелесообразно введение в его рецептуру более 0,8 % пектина из-за формирования излишне плотной консистенции. В отдельных случаях выявлен синергетический эффект в проявлении таких технологических свойств кисломолочных продуктов как вязкость и желирующая способность при использовании комбинаций пектинов по сравнению с использованием каждого из них по отдельности.

Pectins can modify structural and mechanical properties of fermented dairy products. The article introduces a new approach to determining the applicability of pectins from various bioresources for this purpose. Pectins from various sources were ranked in descending order within each of the target technological properties based on their molecular characteristics and physicochemical parameters. This approach revealed the optimal pectins to modify the technological properties of particular dairy products. The pectin samples were obtained from sugar beet pulp, citrus peels, apple pomace, sunflowers, pumpkin pomace, carrot cake, and potato cake. They were introduced into formulations of yogurt, fermented milk drink, acidophilus sauce, sour cream, and fermented milk jelly. No major molecular factor affected the correlation between the molecular properties of pectins and the manifestation of their technological properties in the fermented dairy pectin-containing products. As a result, all molecular characteristics were taken into account as a complex. A nonlinear increase was detected in the dynamic viscosity of yogurt, fermented milk drink, acidophilus sauce, and sour cream. It correlated with the increase in the mass fraction of pectin, which made it possible to vary the consistency of the product depending on consumer preferences. With regard to fermented dairy jelly, ≥0.8% pectin resulted in an excessive density. In some cases, combinations of pectins had a more synergistic effect on viscosity and gelling ability than separate applications.

 молочные продукты пектин пектиносодержащие продукты молекулярные характеристики технологические свойства pectin molecular characteristics dairy products pectin-containing products technological properties

Sista Kameshwar, A. K. Structural and functional properties of pectin and lignin-carbohydrate complexes de-esterases: a review / A. K. Sista Kameshwar, W. Qin // Bioresources and Bioprocessing. 2018. № 5. 43. https://doi.org/10.1186/s40643-018-0230-8 Sista Kameshwar, A. K. Structural and functional properties of pectin and lignin-carbohydrate complexes de-esterases: a review / A. K. Sista Kameshwar, W. Qin // Bioresources and Bioprocessing. 2018. № 5. 43. https://doi.org/10.1186/s40643-018-0230-8 Yapo, B. M., Gnakri, D. Pectic Polysaccharides and Their Functional Properties // Polysaccharides / ed. by K. Ramawat, J. M. Mérillon. – Cham: Springer, 2015. – P. 1729–1749. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16298-0_62 Yapo, B. M., Gnakri, D. Pectic Polysaccharides and Their Functional Properties // Polysaccharides / ed. by K. Ramawat, J. M. Mérillon. – Cham: Springer, 2015. – P. 1729–1749. https://doi.org/10.1007/978-3-319-16298-0_62 Зобкова, З. С. О комплексном применении стабилизирующих консистенцию и модифицирующих молочный белок пищевых добавок в йогурте / З. С. Зобкова, Т. П. Фурсова, Д. В. Зенина [и др.] // Молочная промышленность. 2016. № 10. С. 54–55. https://elibrary.ru/wmmdrx Zobkova, Z. S. O kompleksnom primenenii stabiliziruyuschih konsistenciyu i modificiruyuschih molochnyy belok pischevyh dobavok v yogurte / Z. S. Zobkova, T. P. Fursova, D. V. Zenina [i dr.] // Molochnaya promyshlennost'. 2016. № 10. S. 54–55. https://elibrary.ru/wmmdrx Зобкова, З. С. Зависимость относительной биологической ценности йогурта от вида стабилизирующих добавок / З. С. Зобкова, Т. П. Фурсова, Д. В. Зенина [и др.] // Молочная промышленность. 2021. № 1. С. 24–26. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2021-01-24-26; https://www.elibrary.ru/qlhjiu Zobkova, Z. S. Zavisimost' otnositel'noy biologicheskoy cennosti yogurta ot vida stabiliziruyuschih dobavok / Z. S. Zobkova, T. P. Fursova, D. V. Zenina [i dr.] // Molochnaya promyshlennost'. 2021. № 1. S. 24–26. https://doi.org/10.31515/1019-8946-2021-01-24-26; https://www.elibrary.ru/qlhjiu Барковская, И. А. Полисахарид-контролируемая кристаллизация лактозы в сгущенном молоке с сахаром / И. А. Барковская, А. Г. Кручинин, С. Н. Туровская [и др.] // Food Metaengineering. 2023. №1(4). С. 11–27. https://doi.org/10.37442/fme.2023.4.25. https://www.elibrary.ru/yhokhn Barkovskaya, I. A. Polisaharid-kontroliruemaya kristallizaciya laktozy v sguschennom moloke s saharom / I. A. Barkovskaya, A. G. Kruchinin, S. N. Turovskaya [i dr.] // Food Metaengineering. 2023. №1(4). S. 11–27. https://doi.org/10.37442/fme.2023.4.25. https://www.elibrary.ru/yhokhn Chung, W. S. F. Prebiotic potential of pectin and pectic oligosaccharides to promote anti-inflammatory commensal bacteria in the human colon / W. S. F. Chung [et al.] // FEMS Microbiology Ecology. 2017. № 93(11). https://doi.org/10.1093/femsec/fix127 Chung, W. S. F. Prebiotic potential of pectin and pectic oligosaccharides to promote anti-inflammatory commensal bacteria in the human colon / W. S. F. Chung [et al.] // FEMS Microbiology Ecology. 2017. № 93(11). https://doi.org/10.1093/femsec/fix127 Pascale, N. The Potential of Pectins to Modulate the Human Gut Microbiota Evaluated by In Vitro Fermentation: A Systematic Review / N. Pascale [et al.] // Nutrients. 2022. № 14(17). 3629. https://doi.org/10.3390/nu14173629 Pascale, N. The Potential of Pectins to Modulate the Human Gut Microbiota Evaluated by In Vitro Fermentation: A Systematic Review / N. Pascale [et al.] // Nutrients. 2022. № 14(17). 3629. https://doi.org/10.3390/nu14173629 Ciriminna, R. Pectin production and global market / R. Ciriminna [et al.] // Agro Food Industry Hi Tech. 2016. № 27(5). P. 17–20. Ciriminna, R. Pectin production and global market / R. Ciriminna [et al.] // Agro Food Industry Hi Tech. 2016. № 27(5). P. 17–20. Harris, Ph. J. Plant cell walls and cell-wall polysaccharides: structures, properties and uses in food products / Ph. J. Harris, G. S. Bronwen // International Journal of Food Science & Technology. 2006. Vol. Iss. 41(s2). P. 129–143. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2006.01470.x Harris, Ph. J. Plant cell walls and cell-wall polysaccharides: structures, properties and uses in food products / Ph. J. Harris, G. S. Bronwen // International Journal of Food Science & Technology. 2006. Vol. Iss. 41(s2). P. 129–143. https://doi.org/10.1111/j.1365-2621.2006.01470.x Петров, А. Н. О введении принципа насыщающей дополнительности ферментативного процесса в методологию глубокой переработки растительного сырья / А. Н. Петров, Т. Ю. Кондратенко // Хранение и переработка сельхозсырья. 2022. № 3. С. 93–108. https://doi.org/10.36107/spfp.2022.365; https://www.elibrary.ru/eusicv Petrov, A. N. O vvedenii principa nasyschayuschey dopolnitel'nosti fermentativnogo processa v metodologiyu glubokoy pererabotki rastitel'nogo syr'ya / A. N. Petrov, T. Yu. Kondratenko // Hranenie i pererabotka sel'hozsyr'ya. 2022. № 3. S. 93–108. https://doi.org/10.36107/spfp.2022.365; https://www.elibrary.ru/eusicv Roman-Benn, A. Pectin: An overview of sources, extraction and applications in food products, biomedical, pharmaceutical and environmental issues / A. Roman-Benn [et al.] // Food Chemistry Advances. 2023. № 2. 100192. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100192 Roman-Benn, A. Pectin: An overview of sources, extraction and applications in food products, biomedical, pharmaceutical and environmental issues / A. Roman-Benn [et al.] // Food Chemistry Advances. 2023. № 2. 100192. https://doi.org/10.1016/j.focha.2023.100192 Mohnen, D. A. A new model for the biochemistry of pectin synthesis: GAUTs synthesize diverse HG glycans in structurally and functionally distinct plant cell wall polymers / D. A. Mohnen [et al.] // The FASEB Journal. 2019. Vol. 33, № S1. 216.2. https://doi.org/10.1096/fasebj.2019.33.1_supplement.216.2 Mohnen, D. A. A new model for the biochemistry of pectin synthesis: GAUTs synthesize diverse HG glycans in structurally and functionally distinct plant cell wall polymers / D. A. Mohnen [et al.] // The FASEB Journal. 2019. Vol. 33, № S1. 216.2. https://doi.org/10.1096/fasebj.2019.33.1_supplement.216.2 Cui, S. W. Emulsifying and structural properties of pectin enzymatically extracted from pumpkin / S. W. Cui, Y. H. Chang // LWT – Food Science and Technology. 2014. Vol. 58. Iss. 2). P. 396–403. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.04.012 Cui, S. W. Emulsifying and structural properties of pectin enzymatically extracted from pumpkin / S. W. Cui, Y. H. Chang // LWT – Food Science and Technology. 2014. Vol. 58. Iss. 2). P. 396–403. https://doi.org/10.1016/j.lwt.2014.04.012 Huang J. Structural and physicochemical properties of pectin-rich dietary fiber prepared from citrus peel / J. Huang [et al.] // Food Hydrocolloids. 2021. № 110. 106140. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106140 Huang J. Structural and physicochemical properties of pectin-rich dietary fiber prepared from citrus peel / J. Huang [et al.] // Food Hydrocolloids. 2021. № 110. 106140. https://doi.org/10.1016/j.foodhyd.2020.106140