Подбор условий моделирования процесса свободнорадикального окисления в молочной системе

Abstract

Кисломолочные продукты представляют собой сложные биохимические системы, устойчивость которых в значительной степени определяется соотношением окислительных и восстановительных процессов. Одним из факторов, способных влиять на качество и стабильность молочной матрицы, является свободнорадикальное окисление. В связи с этим актуальным является подбор воспроизводимой модели, позволяющей оценивать интенсивность окислительных процессов по комплексу маркеров. Целью работы являлось моделирование процесса свободнорадикального окисления в молоке и оценка возможности применения выбранной модели в кисломолочных системах, полученных с использованием различных штаммов Lactobacillus acidophilus. Моделирование процесса свободнорадикального окисления проводили с использованием реакции Фентона при температуре 37 °С. Для выбора условий инициирования процесса были исследованы два молярных соотношения железа и перекиси водорода – 1:7,5 и 1:15. Интенсивность процесса оценивали по изменению окислительно-восстановительного потенциала и активной кислотности, а также по накоплению маркеров липидного и белкового окисления в системе. При соотношении 1:7,5 наблюдалось нестабильное изменение окислительно-восстановительного потенциала с последующим снижением показателя, что может быть связано с антиоксидантным потенциалом молочной системы. При соотношении 1:15 формировалось более устойчивое окислительное состояние, сохранявшееся в течение периода наблюдения, вследствие чего данное соотношение было выбрано для дальнейшего моделирования. Установлено, что кисломолочные системы на штаммах АЦ и А97 различались по характеру ответа на инициируемое окисление. Образец на штамме АЦ характеризовался более выраженным изменением окислительно-восстановительного потенциала и pH относительно контроля, тогда как образец на штамме А97 сохранял бóльшую стабильность активной кислотности. Анализ маркеров показал нелинейную динамику накопления продуктов липидного окисления и последовательное увеличение содержания карбонильных производных белков. Полученные данные позволяют рассматривать реакцию Фентона как применимую модель свободнорадикального окисления молочной системы, а специфичность используемой заквасочной культуры – как фактор, определяющий характер ответа кисломолочного продукта на окислительный стресс. Fermented milk products are complex biochemical systems whose stability is largely determined by the ratio of oxidative and reductive processes. Free radical oxidation is one of the factors that can affect the quality and stability of the milk matrix. Therefore, the selection of a reproducible model that allows for the assessment of the intensity of oxidative processes using a set of markers is of great importance. The aim of this study was to simulate free radical oxidation in milk and evaluate the feasibility of using the selected model in fermented milk systems obtained using various Lactobacillus acidophilus strains. Free radical oxidation was simulated using the Fenton reaction at 37 °C. To select the conditions for process initiation, two molar ratios of iron and hydrogen peroxide were studied: 1:7.5 and 1:15. Process intensity was assessed based on changes in the oxidation-reduction potential and active acidity, as well as the accumulation of lipid and protein oxidation markers in the system. At a ratio of 1:7.5, an unstable change in the redox potential was observed, followed by a decrease in the indicator, which may be associated with the antioxidant potential of the dairy system. At a ratio of 1:15, a more stable oxidative state was formed, which was maintained throughout the observation period, as a result of which this ratio was selected for further modeling. It was established that fermented milk systems based on the AC and A97 strains differed in the nature of their response to initiated oxidation. The sample based on the AC strain was characterized by a more pronounced change in the redox potential and pH relative to the control, while the sample based on the A97 strain maintained greater stability of active acidity. Marker analysis revealed nonlinear dynamics of the accumulation of lipid oxidation products and a consistent increase in the content of carbonyl derivatives of proteins. The obtained data allow us to consider the Fenton reaction as an applicable model of free radical oxidation of the dairy system, and the specificity of the used starter culture as a factor determining the nature of the fermented milk product's response to oxidative stress.