Uticaj različitih izvora ugljenika na rast soja Lb. johnsonii NRRL B-2178 pri proizvodnji probiotskog napitka na bazi surutke

Abstract

Surutka koja nastaje pri proizvodnji sira i kazeina predstavlja glavni sporedni produkt industrije mleka. Na osnovu podataka o proizvodnji sira projektovanim do 2019. godine [1] proizilazi da će svetska proizvodnja surutke do kraja 2019. godine beležiti stalni rast od oko 2 % godišnje. Obzirom na stalni porast proizvodnje i činjenicu da je surutka prepoznata kao sirovina sa velikim potencijalom, sve je veći broj istraživanja usmeren na njeno maksimalno iskorišćavanje [2]. Jedan od najekonomičnijih načina prerade surutke predstavlja proizvodnja napitaka na bazi surutke, kojom se u okviru samo jednog procesa iskorišćavaju svi njeni potencijali. Pri proizvodnji probiotskih napitaka na bazi surutke neophodno je ispunjavanje nekoliko važnih kriterijuma među kojima su najznačajniji ekonomičnost proizvodnje, funkcionalnost (broj ćelija, sadržaj mlečne kiseline i proteina), zadovoljavajuća senzorna svojstva i stabilnost tokom dužeg perioda čuvanja [3]..Da bi se jedan napitak svrstao u probiotik neophodno je da sadrži dovoljan broj živih probiotskih bakterija. Postoje različita mišljenja vezana za broj bakterija koje moraju preživeti u probiotskom napitku da bi mogle da ispolje svoj efekat. Opšte prihvaćeno mišljenje je da probiotski mlečni proizvodi moraju sadržati ≥106 CFU/mL živih ćelija da bi ispoljili pozitivan efekat nakon konzumiranja [4]. U biotehnološkim industrijskim procesima formulacija supstrata je od suštinskog značaja jer njegov sastav bitno utiče na rast i produktivnost proizvodnih sojeva a samim tim i cenu koštanja finalnog proizvoda [5]. Značajni pomaci u pogledu unapređenja proizvodnje probiotskih napitaka mogu se postići dodatkom različitih izvora ugljenika koji pospešuju metabolizam i preživljavanje BMK. U najčešće korišćene izvore ugljenika spadaju mono- i di-saharidi : glukoza, galaktoza, fruktoza, laktoza, saharoza i maltoza [6]. Još značajnije izvore ugljenika u procesima proizvodnje probiotskih napitaka predstavljaju fruktooligosaharidi (oligofruktoze-promotori rasta bifidobakterija), glukooligosaharidi (promotori rasta bifidobakterija) kao i inulin, laktuloza, laktitol (promotor rasta vrsti roda Lactobacillus) koji se nazivaju i prebiotici [7]. Dodatkom ovih prostih i složenih ugljenih hidrata moguće je skratiti vreme trajanja fermentacije, ubrzati rast proizvodnog soja i obezbediti stabilnost proizvoda tokom čuvanja u smislu preživljavanja BMK i održavanja potrebnog broja ćelija[3]. Cilj ovog rada je bio ispitivanje uticaja različitih izvora ugljenika na proces proizvodnje probiotskog napitka na bazi surutke sojem Lb. johnsoni NRRL B-2178, radi postizanja maksimalnog broja ćelija proizvodnog mikroorganizma.

The aim of this study was the selection of appropriate carbon sources for the production of a probiotic whey-based beverage utilizing the microorganism Lb. johnsonii NRRL B-2178. Selection of a carbon source was performed by using a specific experimental design and through the least number of experiments. Simultaneous investigation of the main effect of experimental variables and the effect of their interaction on the desired response, which was the highest number of cells in the probiotic whey-based beverage after 8 h of the fermentation, were carried out by fractional factorial design by the statistical software Design Expert 8. Based on the obtained results inulin and sucrose were the best choice of carbon source to obtaining the maximal cell number of Lb. johnsonii NRRL B-2178 in probiotic whey-based beverage production. The results obtained from a two-level fractional factorial design showed that the combination of inulin and sucrose were the major factor for the production of maximal cell number. The statistical analysis showed that maximum cell growth (8.1 log CFU/mL) was obtained by enriching the whey by the addition of 0.5 g of inulin and 0.5 g of sucrose.