ASSESSMENT OF THE EXOPOLYSACCHARIDE ACTIVITY OF PROBIOTIC CONSORTIA USING DIFFERENTIAL THERMAL ANALYSIS

Microbial polysaccharides with high moisture-binding activity synthesized during the growth of probiotics are known to improve such technological properties of dairy products as resistance of milk gels to syneresis, as well as the adaptive properties of probiotic microorganisms and their adhesion to the mucosal surface of the gastrointestinal tract. In this paper, we present the results of an experimental study carried out to investigate the synthesis of microbial polysaccharides by means of probiotic consortia based on an assessment of changes in the content and ratio of bound moisture. The state of moisture in fermented probiotic products was evaluated by differential thermal analysis using a Synchronous Thermal Analyzer, as well as by the thermogravimetric analysis, differential scanning calorimetry and non-isothermal kinetic methods. Research samp-les included lowfat fermented probiotic milk-vegetable systems containing the following microbial consortia: No. 1 - Str. thermophilus, L. сasei subsp., L. rhamnosus; No. 2 - Str. thermophilus, L. acidophilus, L. plantarum, L. fermentum; No. 3 - Str. thermophilus, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis; No. 4 - Str. thermophilus, L. сasei subsp., L. rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum, L. fermentum, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, all taken at a concentration of 109 CFU/mL. A mixture of the Vitazar, Flarabin, and Flavocen dietary supplements was used as a biologically active plant component. Reference samples consisted in skimmed milk and casein gel, with the latter being obtained by the acid coagulation of skimmed milk using concentrated hydrochloric acid. The process of dehydration in the reference samples of skimmed milk and casein gel is shown to occur within a more narrow temperature range compared to those of the fermented systems. This indicates an increase in the content of bound moisture in these systems resulting from the synthesis of exopolysaccharides by probiotic microorganisms. A quantitative assessment of moisture fractions characterised by different types of bonding was performed using experimental curves obtained by the TGA method. The ranges of endothermic effects, indicating a stepwise removal of moisture, have been determined in accordance with the form and energy of the association of moisture with the experimental sample biopolymers. The obtained results demonstrate a pronounced exopolysaccharide activity on the part of the probiotic consortia under study.

exopolysaccharide activity, probiotic microorganism consortia, biologically active additives, differential scanning calorimetry, thermogravimetry, non-isothermal kinetics

1. Артюхова С.И., Моторная Е.В. Об актуальности использования при производстве биопродуктов для функционального питания молочнокислых бактерий, синтезирующих экзополисахариды // Международный журнал экспериментального образования. 2015. N 5-1. С. 76.

2. Полукаров Е.В., Жемеричкин Д.А., Кар-пунина Л.В. Выделение и очистка экзополисахаридов из молочнокислых бактерий // Молодежь и наука XXI века: материалы II Открытой Всерос. конф. молодых ученых (Ульяновск, 24-26 апреля 2007 г.). Ульяновск: Изд-во УГСХА, 2007. С. 128.

3. Полукаров Е.В., Карпунина Л.В., Бухарова Е.Н. Оптимизация процесса получения экзополисахаридов лактобацил // Вавиловские чтения - 2007: материалы конференции, посвященной 120-й годовщине со дня рождения акад. Н.И. Вавилова (Саратов, 26-30 ноября 2007 г.). Саратов: Научная книга, 2007. С. 334.

4. Полукаров Е.В., Карпунина Л.В., Жемеричкин Д.А. Выделение экзополисахаридов Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus при различных условиях культивирования // Вестник Саратовского госагроуниверситета им. Н.И. Вавилова. 2009. N 4. С. 20-23.

5. Хамагаева И.С., Тумунова С.Б., Ханхалдаева С.Г.-Д., Замбалова Н.А. Зависимость структурно-механических свойств ферментированных сгустков от микрофлоры закваски // Молочная промышленность. 2013. N 7. С. 60-61.

6. Хамагаева И.С., Хазагаева С.Н., Замбалова Н.А. Создание консорциума пробиотических микроорганизмов с высокой биохимической активностью и экзополисахаридным потенциалом // Вестник ВСГУТУ. 2014. N 1 (46). С. 97-102.

7. Macedo M.G., Lacroix C., Gardner N.J., Champagne C.P. Effect of medium supplementation on exopolysaccharide production by Lactobacillus rhamnosus RW-9595M in whey permeate // International Dairy Journal. 2002. V. 12. No. 5. P. 419-426.

8. http://dx.doi.org/10.1016/S0958-6946(01)00173-X Хамагаева И.С., Кузнецова О.С. Влияние селенита натрия на метаболизм пробиотических микроорганизмов // Молочная промышленность. 2010. N 2. С. 74-75.

9. Rodriguez C. et al. Prevention of chronic gastritis by fermented milks made with exopolysac-charide- producing Streptococcus thermophilus strains // J. Dairy Sci. 2009. V. 92. P. 2423-2434.

10. Vinderola G., Perdigon A., Duarte J., et al. Effects of the oral administration of the exopolysaccharide produced by Lactobacillus kefiranofaciens on the gut mucosal immunity // Cytokine. 2006. V. 36. P. 254-260.

11. Горельникова Е.А., Полукаров Е.В., Карпунина Л.В., Тихомирова Е.И. Влияние экзополисахаридов Lactobacillus delbrueckii spp. bulgaricus на цитокиновый статус лабораторных мышей // Медицинская иммунология. 2009. Т. 11. N 4-5. С. 309-310.

12. Родионова Н.С., Попов Е.С., Соколова О.А. Нутриентные корректоры пищевого статуса на основе продуктов глубокой переработки низко-масличного сырья: монография. Воронеж: Изд-во ВГУИТ Воронежского госуд. ун-та инженерных технологий. 2016. 240 с.

13. Коротков Е.Г., Пономарёв А.Н., Мельникова Е.И., Кузнецова И.В., Станиславская Е.Б. Исследование форм связи влаги в твороге с микропартикулятом сывороточных белков // Молочная промышленность. 2016. N 8. С. 31-33.

14. Магомедов Г.О., Плотникова И.В., Кузнецова И.В., Наумченко И.С., Саранова И.А. Исследование форм связи зефира различного состава методом термического анализа // Вестник ВГУИТ. 2017. Т. 79. N 3 (73). С. 42-50.

15. Осинцев А.М., Брагинский В.И., Чебо-тарев А.Л., Осинцева М.А., Сырцева А.П. Исследование термокислотной коагуляции молока термографическим методом // Техника и технология пищевых производств. 2013. N 4 (31). С. 69-73.

16. Ухарцева И.Ю., Кадолич В., Ткачева Л.В. Методы исследования продовольственного сырья и пищевых продуктов и опыт их применения // Потребительская кооперация. 2014. N 1 (44). С. 66-74.

17. Карпунина Л.В., Полукаров Е.В., Нурмухамедов А.В. Оптимизация условий культивирования Lactobacillus bulgaricus для продуцирования экзополисахаридов // Материалы конф. по итогам научно-исследовательской и производственной работы студентов за 2007 год (Саратов, 7-11 апреля 2007 г.). Саратов, 2008. С. 8-9. Karpunina L.V., Polukarov E.V., Nurmukhamedov A.V. Optimizatsiya uslovii kul'tivirovaniya Lactobacillus bulgaricus dlya produtsirovaniya ekzopolisakharidov [Optimization of cultivation conditions for Lactobacillus bulgaricus for the production of exopolysaccharides]. Materialy konferentsii po itogam nauchno-issledovatel'skoi i proizvodstvennoi raboty studentov za 2007 god [Proc. Conf. «Results of research and production work of students 2007»]. Saratov, 2008, pp. 8-9