ИЗУЧЕНИЕ ВОЗМОЖНОСТИ ИСПОЛЬЗОВАНИЯ КОМПЛЕКСНОЙ ФУНКЦИОНАЛЬНОЙ ДОБАВКИ (ЦИТРАТ МАГНИЯ И L-ТЕАНИН) В ТЕХНОЛОГИИ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

INVESTIGATION INTO THE POTENTIAL USE OF A COMPLEX FUNCTIONAL ADDITIVE (MAGNESIUM CITRATE AND L-THEANINE) IN DAIRY PRODUCT TECHNOLOGY

Postnikova Ksenia Alexandrovna

Student, Department of Technology of Milk, Probiotic Dairy Products, and Cheesemaking, Russian Biotechnical University (Rosbiotech),

Russia, Moscow

Novosad Yuliya Gennadievna

Scientific supervisor, Senior Lecturer, Russian Biotechnical University (Rosbiotech),

Russia, Moscow

АННОТАЦИЯ

Исследование посвящено научному обоснованию технологии кисломолочного продукта функциональной направленности, обогащенного нейротропными компонентами (цитрат магния и L-теанин). Целью работы является разработка рецептуры обезжиренного напитка, сочетающего пробиотические свойства и высокую биологическую ценность.

В качестве технологической основы использовано обезжиренное молоко, нормализованное сухим обезжиренным молоком (СОМ) до содержания сухих веществ 11,5%, что позволило компенсировать дефицит вязкости и сформировать устойчивую белковую матрицу без применения синтетических стабилизаторов. Выбор цитрата магния как источника микроэлемента обусловлен его высокой биодоступностью и минимальным влиянием на коллоидную стабильность белков молока.

В ходе экспериментального исследования методом многофакторного анализа установлены оптимальные концентрации добавок: 0,3% цитрата магния и 0,1% L-теанина. Выявлено, что ионы магния в данных дозировках стимулируют метаболическую активность заквасочной микрофлоры (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, Lactobacillus casei), сокращая время сквашивания до 7-8 часов при температуре 40±2 °C. Добавление L-теанина способствует коррекции вкусового профиля обезжиренной основы за счет синергии с аминокислотами молочного белка.

Физико-химические испытания подтвердили снижение уровня синерезиса разработанного образца на 25% и достижение эффективной вязкости сгустка 12,4 Па·с. Микробиологический мониторинг в течение 21 суток хранения при температуре 4±2 °С зафиксировал выживаемость пробиотического штамма L. casei на уровне не менее 10⁷-10⁸ КОЕ/г, что подтверждает сохранение функциональных свойств продукта в течение всего срока годности.

ABSTRACT

This study provides a scientific justification for the technology of a functional fermented milk product enriched with neurotropic components, specifically magnesium citrate and L-theanine. The research aims to develop a formulation for a fat-free beverage that integrates probiotic properties with high biological value.

Skimmed milk, standardized with skimmed milk powder (SMP) to a total solids content of 11.5%, served as the technological base. This standardization compensated for viscosity deficiency and facilitated the formation of a stable protein matrix without the use of synthetic stabilizers. The selection of magnesium citrate as the mineral source is justified by its high bioavailability and minimal impact on the colloidal stability of milk proteins.

The experimental study, utilizing multifactorial analysis, established optimal additive concentrations of 0.3% magnesium citrate and 0.1% L-theanine. It was determined that magnesium ions at these dosages stimulate the metabolic activity of the starter microflora (Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus, and Lactobacillus casei), reducing the fermentation period to 7-8 hours at a temperature of 40±2 °C. The addition of L-theanine contributes to the correction of the fat-free base’s flavor profile through synergistic interactions with milk protein amino acids.

Physicochemical testing confirmed a 25% reduction in syneresis and the achievement of an effective clot viscosity of 12.4 Pa·s in the developed sample. Microbiological monitoring during 21 days of storage at 4±2 °C recorded the viability of the probiotic L. casei strain at levels no less than 10⁷-10⁸ CFU/g, which validates the retention of the product's functional properties throughout its shelf life.

Ключевые слова: функционально направленное питание, кисломолочный напиток, обезжиренное молоко, цитрат магния, L-теанин, пробиотики, Lactobacillus casei, психоэмоциональное состояние, нутриентный профиль.

Keywords: functional nutrition, fermented milk beverage, skimmed milk, magnesium citrate, L-theanine, probiotics, Lactobacillus casei, psychoemotional state, nutrient profile.

Введение

Современный этап развития нутрициологии характеризуется переходом от восполнения базовых нутриентных дефицитов к проектированию продуктов, корректирующих психоэмоциональное состояние [10, 11]. Дефицит магния в рационе городских агломераций в сочетании с высоким уровнем психоэмоционального напряжения обусловливает потребность в ферментированных системах, обладающих антистрессовыми свойствами. Использование комбинации цитрата магния и L-теанина позволяет задействовать синергетический эффект торможения стресс-реакций: магний ограничивает избыточный вход кальция в нейроны через блокаду NMDA-рецепторов [13], L-теанин стимулирует продукцию альфа-волн в мозге, обеспечивая когнитивную поддержку [12]. Сложность разработки таких систем заключается в потенциальной дестабилизации коллоидного равновесия белков молока ионов металлов и возможной потере активности пробиотиков в процессе хранения [8, 9].

Объекты и методы исследования

Экспериментальные исследования проводились на базе кафедры «Технологии молока, пробиотических молочных продуктов и сыроделия» РОСБИОТЕХ. Объектом исследования служила нормализованная смесь обезжиренного молока и сухого обезжиренного молока (СОМ), ферментированная ассоциацией Streptococcus thermophilus, Lactobacillus bulgaricus и Lactobacillus casei [3, 5].

В работе применены стандартные методы оценки: титриметрическое определение кислотности (ГОСТ 3624-92) [6], потенциометрический контроль рН [7], определение вязкости на ротационном вискозиметре и микробиологический учет пробиотических штаммов методом прямого посева на среду МРС [1]. Содержание сухих веществ в нормализованной смеси контролировалось по ГОСТ 3626-73 [5]. Исследования проводились в трехкратной повторности с последующей статистической обработкой результатов.

Выбор формы магния и стабилизация структуры

На предварительном этапе оценивалась технологическая применимость оксида, сульфата и цитрата магния [2]. Оксид магния продемонстрировал низкую растворимость с образованием минерального осадка, сульфат магния привнес недопустимую горечь. Цитрат магния (органическая соль лимонной кислоты) обеспечил высокую биодоступность при полном сохранении органолептического профиля [13].

Обоснование внесения СОМ

Поскольку жировая фаза в разрабатываемом напитке минимизирована (0,05%) [5], ключевой проблемой являлось получение требуемой вязкости без пустоты вкуса. Установлено, что повышение содержания сухих обезжиренных веществ молока (СОМО) с 8,5% до 11,5% посредством внесения СОМ способствует формированию густой пространственной казеиновой матрицы [8]. При данных параметрах зафиксировано снижение уровня отделения сыворотки (синерезиса) на 25%, что объясняется образованием дополнительных водородных связей, физически удерживающих свободную влагу в узлах протеиновой сетки [9].

Влияние добавок на процесс сквашивания

Экспериментально доказано стимулирующее действие ионов магния на метаболизм заквасочной микрофлоры. Изучение динамики накопления молочной кислоты при концентрациях цитрата магния 0,1%, 0,3% и 0,5% позволило определить 0,3% как наиболее рациональную дозировку [10, 13]. При такой концентрации титруемая кислотность в момент формирования сгустка составила 104 °Т, что соответствует ГОСТ 31981-2013, в то время как концентрация 0,5% спровоцировала избыточное нарастание кислотности (142 °Т) и порок перекисания [4, 6].

L-теанин в дозировке 0,1% выступил как модификатор вкуса: специфический эффект «умами», присущий этой аминокислоте [12], нивелировал характерную пустоту обезжиренной основы, имитируя вкусовое ощущение сливочности без внесения жировой фракции [10].

Реологический профиль и микробиологическая стабильность

Исследование реологических параметров финального образца показало эффективную вязкость 12,4 Па·с. Отсутствие механических «прерывателей» в виде жировых шариков компенсируется высокой концентрацией денатурированных при пастеризации (85±2 °С) сывороточных белков, вступивших в комплекс с каппа-казеином [8]. В этой системе молекулы цитрата магния и L-теанина надежно зафиксированы внутри гидрофильного геля, что обеспечивает однородность нутриентного состава в каждой порции продукта [9].

Контроль жизнеспособности пробиотика Lactobacillus casei показал, что в присутствии 0,3% цитрата магния клетки демонстрируют повышенную резистентность к накоплению лактата. На 21 сутки хранения при температуре 4±2 °С титр живых клеток снизился лишь незначительно: с 2,4×10⁸ до 9,5×10⁷ КОЕ/г [3]. Полученные данные превышают требования законодательства (не менее 10⁷ КОЕ/г) и подтверждают функционально направленный потенциал продукта [1].

Методика производства

Технологический цикл производства продукта включал подготовку сырья [5], нормализацию смеси по содержанию сухих веществ (при 40 °С) для обеспечения полной гидратации частиц сухого молока [9], пастеризацию и последующее охлаждение до температуры заквашивания (40±2 °С).

Установлено, что внесение функциональной композиции (цитрата магния и L-теанина) целесообразно проводить непосредственно перед внесением заквасочной микрофлоры в охлажденную смесь [2]. Данный порядок внесения ингредиентов научно обоснован, он исключает термическую деградацию аминокислоты [12] при пастеризации и предотвращает риск неконтролируемой тепловой коагуляции белков под воздействием ионов магния [8].

Процесс ферментации осуществлялся в течение 8 часов до достижения целевых показателей кислотности и формирования сгустка. Завершающий этап включал механическую деструкцию (перемешивание) полученного сгустка для обеспечения равномерного распределения нутриентов и последующее созревание при температуре 4±2 °С. Описанная последовательность операций обеспечивает формирование стабильной коллоидной системы, в которой молекулы магния и L-теанина интегрированы в структуру белкового матрикса [9, 10].

Заключение

Разработка рецептуры пробиотического напитка, содержащего 0,3% цитрата магния и 0,1% L-теанина, представляет собой комплексный инструмент поддержания системного гомеостаза через регуляцию связи по оси «кишечник-мозг» [11, 12, 13]. Синергия активных нутриентов и высокой концентрации жизнеспособных клеток Lactobacillus casei обеспечивает колонизацию кишечного эпителия, способствуя стабилизации микробиоценоза и оптимизации работы энтеральной нервной системы [11]. Учитывая локализацию подавляющей части иммунокомпетентных клеток в кишечно-ассоциированной лимфоидной ткани, нутриентная поддержка пробиотической среды напрямую модулирует иммунный ответ организма [3, 11]. Таким образом, разработанный продукт обладает мультимодальным действием, восполняя дефицит магния [13] и обеспечивая антистрессовый эффект, он одновременно укрепляет барьерные функции желудочно-кишечного тракта и адаптивный потенциал иммунной системы, что позволяет классифицировать его как элемент функционально направленного питания для защиты организма в условиях хронических нагрузок [1, 10].

Список литературы:

1. ТР ТС 033/2013. Технический регламент Таможенного союза «О безопасности молока и молочной продукции». – Москва: Стандартинформ, 2023. – 122 с.
2. ТР ТС 029/2012. Технический регламент Таможенного союза «Требования безопасности пищевых добавок, ароматизаторов и вспомогательных средств». – Москва: Стандартинформ, 2023. – 154 с.
3. ГОСТ 32923–2014. Продукты кисломолочные, обогащенные пробиотическими микроорганизмами. Технические условия. – Москва:Стандартинформ, 2019. – 16 с.
4. ГОСТ 31981–2013. Йогурты. Общие технические условия. – Москва: Стандартинформ, 2014. – 12 с.
5. ГОСТ 31658–2012. Молоко обезжиренное — сырье. Технические условия. – Москва: Стандартинформ, 2013. – 12 с.
6. ГОСТ 3624–92. Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности. – Москва: Издательство стандартов, 2009. – 9 с.
7. ГОСТ Р 53359–2009. Молоко и продукты переработки молока. Метод определения pH – Москва: Стандартинформ, 2009. – 11 с.
8. Биохимия молока и молочных продуктов: учеб. К. К. Горбатова, П. И. Гунькова; под общ. ред. К. К. Горбатовой. — 4-е изд., перераб. и доп. — СПб .: ГИОРД, 2010. — 336 с .
9. Степанова Л. И. Справочник технолога молочного производства. Т. 1. – Санкт-Петербург: ГИОРД, 1999. – 384 с.
10. Разработка технологий молочных продуктов здорового питания: современные методологии / З. С. Зобкова [и др.]. — Текст : непосредственный // Молочная промышленность. — 2015. — № 8. — С. 38-39. — ISSN 0026-9026.
11. Шендеров Б. А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. В 3т. / Б. А. Шендеров. — Москва: Грантъ, 1998. — 704 с.
12. Effects of L-Theanine Administration on Stress-Related Symptoms and Cognitive Functions: A Randomized Controlled Trial [Электронный ресурс]. – URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC6836118/ (дата обращения: 29.05.2026).
13. Unlocking the Power of Magnesium: A Systematic Review and Meta-Analysis on the Health Benefits [Электронный ресурс]. – URL: https://pmc.ncbi.nlm.nih.gov/articles/PMC12189353/ (дата обращения: 29.05.2026).