МИНИСТЕРСТВО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ШАКАРИМА ГОРОДА СЕМЕЙ

Какимов А.К., Какимова Ж.Х., Жарыкбасова К.С., Бепеева А.Е., Байбалинова Г.М., Мирашева Г.О.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ

МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Учебное пособие

Семей 2016

УДК 637.131.8(075.8)ББК 36.95я73

Т38

Рецензенты:А.А. Майоров, директор ФБГНУ «Сибирский научно-исследовательский

институт сыроделия Россельхозакадемии», г. Барнаул, доктор технических наук, профессор;

К.Ж. Амирханов, руководитель центра франшиз и технологий РГП на ПХВ «Государственный университет имени Шакарима города Семей», доктор

технических наук, профессор

Какимов А.К. и др.Т38 Технология получения и использования биологически активных

добавок в производстве молочных продуктов: учебное пособие / А.К. Какимов, Ж.Х. Какимова, К.С. Жарыкбасова, А.Е. Бепеева, Г.М. Байбалинова, Г.О. Мирашева, Ргп на ПХВГосударственный университет имени Шакарима города Семей. - Семей, 2016. - 116 с.

ISBN

В учебном пособии рассматриваются вопросы классификации БАД, характеристика и роль пробиотиков, пребиотиков и синбиотиков для организма человека. Приводятся современные технологии получения БАД, а также рассматривается процесс инкапсулирования в получении биологически активных добавок на основе пробиотиков. Подробно описаны цель и материалы инкапсулирования.

Описано использование БАД (пробиотиков, пребиотиков) в производстве молочных продуктов.

Данное учебное пособие полезно для студентов, магистрантов, докторантов, научных работников технических и биотехнологических специальностей, сельскохозяйственной, пищевой и медицинской отрасли.

Рекомендовано к печати учебно-методическим советом Государственного университета имени Шакарима города Семей.

Публикация данного учебного пособия осуществлена за счет средств гранта МОН РК по теме «Научно-практическое обоснование использования инкапсулированных синбиотических препаратов, обладающих иммуностимулирующей активностью, в производстве молочных продуктов».

УДК 637.131.8(075.8)ББК 36.95я73

ISBN

© ГУ имени Шакарима, 2016© А.К. Какимов и др., 2016

2

ПРЕДИСЛОВИЕ

В нacтoящee вpeмя пpoблeмa oтpицaтeльнoгo влияния зaгpязнeния oкpужaющeй cpeды нa здopoвьe чeлoвeкa cтaнoвитcя вce бoлee ocтpoй. Интeнcивнoe paзвитиe пpoмышлeннocти, химизaция ceльcкoгo хoзяйcтвa пpивoдят к тoму, чтo в oкpужaющeй cpeдe пoявляютcя в бoльших кoличecтвaх химичecкиe coeдинeния - кoнтaминaнты (paдиoнуклиды, тяжeлыe мeтaллы, пecтициды и т.д.), вpeдныe для opгaнизмa чeлoвeкa. Извecтнo, чтo 70% кoнтaминaнтoв пocтупaeт в opгaнизм чeлoвeкa чepeз пищу. Кoнтaминaнты мигpиpуют пo биoгeoхимичecкoй цeпи и, пoпaдaя в пpoдукты питaния, пaгубнo влияют нa функциoниpoвaниe, пpeждe вceгo, жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa (ЖКТ), a зaтeм и вceгo opгaнизмa в цeлoм. Извecтнo, чтo «здopoвый» микpoэкoлoгичecкий cтaтуc ЖКТ являeтcя вaжным acпeктoм пoддepжaния здopoвья чeлoвeкa. Oднaкo, пocтoяннoe влияниe нeблaгoпpиятных фaктopoв пpивoдит к нapушeнию cocтaвa микpoбиoцeнoзa opгaнизмa, чтo, в cвoю oчepeдь, пpивoдит к paзличнoгo poдa зaбoлeвaниям, тaким кaк диcбaктepиoз, пpи кoтopoм измeняeтcя или иcчeзaeт пoлeзнaя микpoфлopa и пoявляютcя пaтoгeнныe микpoopгaнизмы.

В этoй cвязи, интерес к биологически активным добавакам, таким как пробиотики, пребиотики, синбиотики, все болше возрастает, а пpoeктиpoвaниe пробиотикческих пpoдуктoв питaния, oкaзывaющих peгулиpующee дeйcтвиe нa физиoлoгичecкиe функции, биoхимичecкиe peaкции и пcихocoциaльнoe пoвeдeниe чeлoвeкa чepeз нopмaлизaцию eгo микpoэкoлoгичecкoгo cтaтуca являeтcя oдним из пpиopитeтных нaпpaвлeний coвpeмeннoй пищeвoй пpoмышлeннocти.

Ocoбaя poль в функциoнaльнoм питaнии oтвoдитcя функциoнaльным мoлoчным пpoдуктaм, тaким кaк киcлoмoлoчныe пpoдукты, в кoтopых пpиcутcтвиe живых клeтoк пpoбиoтикoв являeтcя oбязaтeльным. Oднaкo нa ceгoдняшний дeнь мнoгoчиcлeнныe иccлeдoвaния пoкaзывaют, чтo знaчитeльнaя чacть пpoбиoтичecких клeтoк тepяeт cвoю aктивнocть вcлeдcтвиe гибeли микpoopгaнизмoв пpи хpaнeнии пpoдуктoв, a тaкжe в пpoцecce пpoхoждeния чepeз ЖКТ.

Нaибoлee пepcпeктивным нaпpaвлeниeм для peшeния этoй пpoблeмы являeтcя иcпoльзoвaниe чacтнoгo cлучaя пpoцecca иммoбилизaции бaктepиaльных клeтoк – инкaпcулиpoвaния. К тeхнoлoгии инкaпcулиpoвaния пpoявляют вce бoльший интepec в oблacти биoтeхнoлoгии, пocкoльку, пoмимo увeличeния выживaeмocти пpoбиoтичecких культуp в пpoдуктaх питaния и в уcлoвиях ЖКТ, oнa cпocoбcтвуeт зaщитe клeтoк oт бaктepиoфaгoв, пoвышeнию их выживaeмocти в пpoцecce cушки и зaмopaживaния, cтaбильнocти пoкaзaтeлeй кaчecтвa и увeличeнию cpoкa гoднocти пpoдуктoв. Роль пробиотиков, некоторых микроорганизмов, оказывающих благотворное влияние на кишечную микрофлору и организм в целом, в жизнедеятельности человека приобретает все большее значение. Положительные свойства бифидобактерий, микроорганизмов рода Lactobacillus, Streptococcus,

3

лактобактерий с иммуномодулирующими свойствами позволяют их использовать при производстве разных видов молочных продуктов.

Отдельно затронута тема использования пребиотиков (полисахариды, олигосахариды, биологически активные вещества и др.) в производстве функциональных пищевых продуктов. Описана функциональная значимость каждого вещества и перспективы их использования в производстве молочных продуктов. Рассмотрены научные принципы создания синбиотических препаратов – продуктов, содержащих одновременно пробиотики и пребиотики.

Учебное пособие выполнено за счет средств гранта МОН РК по теме «Научно-практическое обоснование использования инкапсулированных синбиотических препаратов, обладающих иммуностимулирующей активностью, в производстве молочных продуктов».

4

1 КЛАССИФИКАЦИЯ И ОПРЕДЕЛЕНИЕ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК

БАД – природные (идентичные природным) биологически активные вещества, предназначенные для употребления одновременно с пищей или введения в состав пищевых продуктов.

По целям применения БАД можно подразделить на следующие основные группы:

- как дополнительные источники пищевых и биологически активных веществ для оптимизации углеводного, жирового, белкового, витаминного и других видов обмена веществ при различных функциональных состояниях организма;

- для нормализации и (или) улучшения функционального состояния органов и систем организма человека, в том числе самостоятельно или в составе продуктов, оказывающих общеукрепляющее, мягкое мочегонное, тонизирующее, успокаивающее и иные виды действия при различных функциональных состояниях;

- для снижения риска заболеваний, нормализации микрофлоры желудочно-кишечного тракта, в качестве энтеросорбентов и др.

Для удобства рассмотрения БАД их условно распределяют на три основные группы: нутрицевтики, парафармацевтики и пробиотики.

Нутрицевтики - биологически активные добавки к пище, применяемые для коррекции химического состава пищи человека (дополнительные источники нутриентов: белка, аминокислот, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон);

Парафармацевтики - биологически активные добавки к пище, применяемые для профилактики, вспомогательной терапии и поддержки в физиологических границах функциональной активности органов и систем;

Эубиотики - биологически активные добавки к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее воздействие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта;

Пробиотики - синоним понятия «эубиотики»;Пробиотические продукты - пищевые продукты, изготовленные с

добавлением живых культур пробиотических микроорганизмов и пробиотиков;Пробиотические микроорганизмы – живые непатогенные и нетоксигенные

микроорганизмы - представители защитных групп нормального кишечного микробиоценоза человека и природных симбиотических ассоциаций, благотворно влияющие на организм человека путем поддержания нормального состава и биологической активности микрофлоры пищеварительного тракта, преимущественно родов: Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacterium и др;

Пребиотики - пищевые вещества, избирательно стимулирующие рост и (или) биологическую активность представителей защитной микрофлоры

5

кишечника, способствующие тем самым поддержанию ее нормального состава и биологической активности [1].

Биологически активные добавки к пище используются для следующих целей:

- рационализация питания, а именно для наиболее быстрого восполнения дефицита поступающих с пищей биологически активных веществ, потребление которых снижено (аминокислоты, полиненасыщенные жирные кислоты, витамины, макро и микроэлементы, пищевые волокна, экстрактивные вещества и др.), а также для подбора наиболее оптимального соотношения питательных и энергетических веществ для каждого конкретного человека с учётом пола, возраста, энергозатрат, физиологических потребностей, что отвечает основным принципам современной концепции сбалансированного питания и является традиционным для отечественной диетологии

- уменьшение калорийности рациона, регулирование массы тела. Так, например, с одной стороны, применение комплексных БАД, содержащих витамины и минеральные вещества, позволяет снизить калорийность традиционного рациона, с другой стороны, ряд БАД, приготовленных на основе лекарственных растений, таких как фенхель, можжевельник, ревень, сенна и др., оказывают анорексигенное действие или мягкое послабляющее влияние

- удовлетворение физиологических потребностей в пищевых веществах больного человека, уменьшив при этом нагрузку на поражённые патологическим процессом метаболические звенья. Так, включение в диету больных сахарным диабетом топинамбура - основного источника фруктозы позволяет удовлетворять потребности организма в углеводах без риска развития гипергликемии. При некоторых врождённых заболеваниях, связанных с недостаточностью ферментных систем, результатом чего является непереносимость ряда продуктов. Например, при фенилкетонурии организм не вырабатывает фермент фенилаланингидроксилазу, катализирующую превращение аминокислоты фенилаланина в тирозин, что приводит к накоплению фенилаланина в тканях и развитию умственной недостаточности. Для предотвращения этого необходимо исключить из диеты продукты, содержащие фенилаланин, то есть применять БАД к пище, содержащей комплекс аминокислот без фенилаланина. Другим примером может служить применение к пище БАД, содержащих комплекс витаминов и минеральных солей, больными глютеновой энтеропатией, недостаток которых связан с исключением из диеты этих больных основных источников витаминов группы В - продуктов из пшеницы, ржи, овса

- повышение неспецифической резистентности организма к воздействию неблагоприятных факторов окружающей среды. Для этих целей широко используются вещества растительного происхождения, созданные на основе женьшеня, элеутерококка, родиолы розовой и т.д.

- профилактика нарушения обменных процессов и возникновения связанных с этим хронических заболеваний. БАД, содержащие полиненасыщенные жирные кислоты, пищевые волокна, обладают гиполипидемическим действием, влияя, таким образом, на центральное звено

6

патогенеза широко распространённых хронических заболеваний атеросклероза и ишемической болезни сердца

- направленное изменение метаболизма, связывание и ускоренное выведение из организма токсических и чужеродных веществ, что и происходит при применении, например, адсорбента - полифепама, а также компонентов лекарственных растений, оказывающих мочегонное и послабляющее действие

- восстановление сниженной иммунной системы организма; иммуномодулирующим действием обладает целый ряд БАД, содержащих витамины, минеральные вещества, экстракты биологически активных веществ из растений, адаптогены, экстракты тимуса и т.д.

- нормализация состава и функционирования сапрофитной кишечной микрофлоры. Для этой цели используются БАД, созданные на основе естественных микроорганизмов кишечника человека (бифидобактерин, лактобактерин и т.д.), ограничивающих размножение патогенных микроорганизмов, а также фруктоолигосахариды, создающие условия для размножения и жизнедеятельности сапрофитных бактерий

- осуществление в физиологических границах регуляции функций организма. Продукты и БАД, содержащие кофеин, стабилизируют артериальное давление при гипотонии, оказывают психостимулирующий эффект и повышают работоспособность. Антиоксиданты, ограничивая перекисное окисление липидов при патологических процессах, тем самым обеспечивают нормальное функционирование различных органов и систем, улучшают качество жизни больных.

1.1 Нутрицевтики

Нутрицевтики представляют собой эссенциальные нутриенты (пищевые вещества) и являются природными ингредиентами пищи, такими как, например, витамины или их близкие предшественники (к примеру, β-каротин или другие каротиноиды), полиненасыщенные кислоты семейства ω-3 и другие полиненасыщенные жирные кислоты (ПНЖК). Некоторые минеральные вещества и микроэлементы также являются биологически активными добавками - нутри-цевтиками (железо, кальций, селен, йод, фтор, цинк). Нутрицевтиками являются и некоторые аминокислоты, моно- и дисахариды, пищевые волокна, например целлюлоза, пектины и др. Таким образом, можно дать следующее определение понятию «нутрицевтики»: это биологически активные добавки к пище, применяемые для коррекции химического состава пищи человека (дополнительные источники нутриентов: белка, аминокислот, жиров, углеводов, витаминов, минеральных веществ, пищевых волокон).

Функциональная роль биологически активных добавок - нутрицевтиков многогранна. Использование нутрицевтиков позволяет:

достаточно легко и быстро в максимально возможной степени индивидуализировать питание человека в зависимости от потребностей, которые отличаются не только в зависимости от пола, возраста или интенсивности физической или интеллектуальной нагрузки, но и в зависимости

7

от генетических особенностей биохимической конституции каждого конкретного индивидуума, его биоритмов, физиологических особенностей, например, беременность, кормление грудью, стрессовые состояния; нельзя не учитывать также и особенности экологических условий проживания или профессиональных факторов;

использование нутрицевтиков позволяет легко и быстро ликвидировать дефицит эссенциальных пищевых веществ, который обнаруживается у большинства не только взрослого, но и детского населения;

нутрицевтики помогают направленно изменить метаболизм веществ; их использование позволяет в максимально возможной степени удовлетворить измененные физиологические потребности в пищевых веществах больного человека;

использование нутрицевтиков позволяет за счет усиления элементов ферментной защиты клетки повысить неспецифическую резистентность организма человека к неблагоприятному воздействию факторов окружающей среды у населения, проживающего в экологически неблагополучных регионах;

связывание и выведение ксенобиотиков (различные тяжелые металлы, радионуклиды) из организма - еще одна роль биологически активных добавок - нутрицевтиков;

использование нутрицевтиков позволяет направленно изменять промежуточный обмен отдельных веществ, в частности токсикантов;

многие нутрицевтики обладают иммуномодулирующим действием.Нутрицевтики все шире и шире используются в практике лечебного

питания. Иными словами, применение биологически активных добавок - нутрицевтиков является в настоящее время весьма эффективной формой первичной и вторичной профилактики и лечения ряда широко распространенных заболеваний: ожирения, атеросклероза, сердечно-сосудистых заболеваний, злокачественных новообразований, а также иммунодефицитных состояний.

По своему назначению биологически активные добавки - источники пищевых веществ (нутрицевтики) - можно разделить: на БАД - источники преимущественно белка и аминокислот; БАД - источники преимущественно эссенциальных жирных кислот,

липидов и жирорастворимых витаминов: - на основе растительных масел; - на основе рыбьего жира;

БАД - источники преимущественно углеводов; БАД - источники преимущественно пищевых волокон (пектины, отруби,

растительная клетчатка, микрокристаллическая целлюлоза и др.); БАД - источники преимущественно водорастворимых витаминов; БАД - источники преимущественно макро- и микроэлементов.

Нутрицевтики, как и другие БАД к пище, вырабатывают в виде сухих и жидких концентратов, экстрактов, настоев, бальзамов, изолятов, порошков, сиропов, таблеток, драже, капсул и других форм в соответствии с техническими условиями, технологическими инструкциями и рецептурами [2].

1.2 Парафармацевтики

8

Парафармацевтики, как правило, минорные компоненты пищи - органические кислоты, кофеин, биофлавоноиды, биогенные амины, регуляторные ди- и олигопептиды, некоторые олигосахариды и др., так называемые «натурпродукты». Сюда же можно отнести и биологически активные добавки, способствующие уменьшению суммарной энергетической ценности рациона или регулирующие аппетит и находящие широкое применение для профилактики и лечения ожирения.

Парафармацевтики - биологически активные добавки к пище, применяемые для профилактики, вспомогательной терапии и поддержки в физиологических границах функциональной активности органов и систем.

Функциональная роль парафармацевтиков заключается: в регуляции в физиологических границах функциональной активности

органов и систем; в регуляции нервной деятельности; в регуляции микробиоценоза желудочно-кишечного тракта; в адаптогенном эффекте.Использование парафармацевтиков как биологически активных добавок к

пище способствует адаптации организма человека к экстремальным условиям. Также важна роль парафармацевтиков во вспомогательной терапии.

Биологически активные добавки - источники физиологически активных веществ (парафармацевтики) делятся на БАД на растительной основе и БАД на основе переработки животного сырья.

Биологически активные добавки на растительной основе могут выпускаться в таблетированном, капсулированном или порошкообразном виде либо в виде высушенных лекарственных растений (чаи) [2].

1.3 Пробиотики, пребиотики и пробиотические продукты

Пробиотики (эубиотики) - биологически активные добавки к пище, в состав которых входят живые микроорганизмы и (или) их метаболиты, оказывающие нормализующее воздействие на состав и биологическую активность микрофлоры пищеварительного тракта.

Пробиотические продукты - пищевые продукты, изготовленные с добавлением живых культур пробиотических микроорганизмов и пробиотиков.

Пробиотические микроорганизмы - живые непатогенные и нетоксигенные микроорганизмы - представители защитных групп нормального кишечного микробиоценоза человека и природных симбиотических ассоциаций, благотворно влияющие на организм человека путем поддержания нормального состава и биологической активности микрофлоры пищеварительного тракта, преимущественно родов: Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Propionibacterium и др.

Пробиотики представляют собой живые микроорганизмы или культивированные ими продукты, которые благотворно воздействуют на

9

организм человека и животного, в большей степени путем оздоровления желудочно-кишечного тракта (ЖКТ).

К бактериям-пробиотикам относятся в основном их классические представители - эубиотики, входящие в состав нормальной микрофлоры ЖКТ. Типичные представители пробиотиков - бифидобактерии и молочнокислые микроорганизмы рода Lactobacillus, которые постоянно присутствуют в ЖКТ. Ряд других микроорганизмов с пробиотическими свойствами не встречаются постоянно в кишечнике человека и называются транзиторными. Это молочнокислые палочки и кокки; грамположительные бактерии Bacillus и грамотрицательные Escherichia coli; Citrobacter; дрожжи Saccharomyces, Candida pintolepesii; грибы, в том числе высшие - Aspergillus, Rizopus, Cordiceps.

Пути поступления пробиотиков в организм человека могут быть следующие:фармацевтические формы медицинских биологических препаратов;биологически активные добавки к пище;пищевые продукты, обогащенные пробиотиками или полученные

биотехнологическим способом с использованием пробиотиков в качестве заквасочных или стартерных культур, в том числе лечебные кисломолочные продукты.

Биологические препараты, БАД и пищевые продукты могут содержать микроорганизмы в виде чистых монокультур или в комбинациях, включающих несколько штаммов одного рода или вида разных таксономических групп. В состав формул препаратов, БАД и пищевых продуктов может входить до 6-8 пробиотиков и более, в этих случаях их называют симбиотиками и мультипробиотиками. Их создание является перспективным, учитывая поиск синергического эффекта и возможность наиболее активного действия.

Другим приоритетным направлением является разработка пробиотической продукции смешанного состава, так называемых «синбиотиков», содержащих комплексы пробиотиков, в том числе мультиштаммовых, с различными пребиотическими веществами.

Пребиотики являются стимуляторами пробиотиков. К пребиотикам относят:неперевариваемые олигосахариды (НПО) - углеводы со степенью

полимеризации 2-10: коротко- и среднецепочечные полимеры (олигомеры) из остатков фруктозы - фруктоолигосахариды, фруктаны, в том числе инулин; из остатков глюкозы - глюкоолигосахариды, глюканы и лекстраны; галактозы - галактоолигосахариды, а также олигосахариды;

Природные НПО широко распространены в продуктах растительного, животного и микробиологического происхождения. В настоящее время активно ведутся работы по созданию синтетических НПО, а также по их получению биотехнологическими способами. Пребиотики могут быть добавлены в продукты, содержащие пробиотическую микрофлору (йогурты, продукты для вскармливания детей первого года жизни и др.). Представляют интерес предложения по обогащению некоторых продуктов, например, хлеба, печенья, супов-концентратов, очищенными пребиотическим соединениями, поскольку

10

такой способ достижения пробиотического эффекта является наиболее простым и доступным.

отдельные витамины и их производные; селективное ростстимулирующее действие пантотеновой кислоты и пантотенсодержащих соединений из экстрактов моркови (пантетин и S-сульфопантетеин) на различные штаммы бифидобактерий послужило основанием для создания различных форм БАД пребиотического действия;

биологически активные иммунные белки - лактоглобулины и гликопептиды. В настоящее время исследования пребиотиков продолжаются, и

перспектива их применения для профилактики и лечения распространенных заболеваний достаточно широка [2].

1.4 История изучения БАД

Основоположник витаминологии - М.И. Лунин (1880), ученные А.П. Доброславин (1879) и Ф.Ф. Эрисман (1892) открыли исключительно важную роль минеральных солей. Большой вклад в развитие учения внес академик А.А. Покровский, обосновав концепцию сбалансированного питания. Необходимость дополнительного приема биологически активных веществ обосновал в своих работах лауреат Нобелевской премии Л. Полинг, который показал, что употребление больших доз аскорбиновой кислоты повышает неспецифическую резистентность и снижает риск возникновения инфекционных заболеваний. Управлению процессом поступления в организм биологически активных веществ с целью оздоровления посвящены работы ученого профессора И.И. Брехмана (1976). Особый вклад в развитие концепции о необходимости применения микронутриентов внесли академик РАМН В.А. Тутельян и профессор В.А. Княжев, под руководством которых сотрудниками Института питания РАМН ведется большая работа в развитии нового направления - фармаконутрициологии. В настоящее время сотрудниками Института питания РАМН внедрены и усовершенствованы методики по обогащению пищевых продуктов витаминами, микроэлементами, белком, пищевыми волокнами (В.А. Княжев, Б.П. Суханов, А.В. Васильев и др., 1993). Благодаря внедрению новых прогрессивных технологий рационализации питания, обеспечивается создание продуктов заданного химического состава и повышенной пищевой ценности, лечебных и профилактических продуктов [3].

Вопросы для самоконтроля:1. Дайте определение БАД.2. Приведите классификацию БАД по целям применения.3. Что такое нутрицевтики, парафармацевтики, эубиотики?4. Что такое пробиотики, пробиотические продукты, пробиотические

микроорганизмы?5. Дайте определение понятию «пребиотики».

11

6. Для чего используются БАД?7. В чем заключается физиологическая роль нутрицевтиков?8. Приведите классификацию нутрицевтиков.9. В чем заключается функциональная роль парафармацевтиков?10. Физиологическая роль пробиотиков.11. Значение пребиотиков для здоровья человека.12. Приведите классификацию пребиотиков.13. Приведите краткую историю изучения БАД.

2 ХАРАКТЕРИСТИКА И РОЛЬ ПРОБИОТИКОВ

12

Одним из выдающихся достижений конца XX века является разработка принципиально новой концепции «пробиотики и функциональное питание», затрагивающей многие фундаментальные и прикладные аспекты здоровья человека, медицины, нутрициологии и биотехнологии.

В 1857 году Луи Пастер [3] изолировал молочнокислые бактерии из молока, но концепция пробиотиков получила развитие только в 1907 году, когда Илья Мечников выдвинул предположение о том, что кисломолочные бактерии оказывают крайне благотворное влияние на здоровье человека и способствуют долголетию. Он говорил, что «кишечную аутоинтоксикацию» и возникающее в результате этого старение организма можно подавить, воздействуя на микрофлору кишечника путем замены протеолитических микробов, например Clostridium, вырабатывающих в результате переваривания белков токсические вещества, включая фенолы, индолы и аммоний, на полезные микробы. Он разработал диету с включением кисломолочных продуктов, полученных путем сквашивания молока бактерией, названной им «болгарской палочкой». И хотя впоследствии теория Мечникова была оспорена (Cheplin, H.A., Rettger, L.F., 1920), эти открытия привели к цепи событий, которые ознаменовали появление термина «пробиотик».

В 1917 году, еще до открытия пенициллина Александром Флемингом, немецкий профессор Альфред Ниссль выделил непатогенный штамм кишечной палочки (Escherichia coli) из кала солдата Первой мировой войны, у которого на фоне вспышки тяжелой эпидемии бактериальной дизентерии (шигеллеза) странным образом не развился энтероколит. Кишечные расстройства часто лечились жизнеспособными непатогенными бактериями, которые должны были изменить или заместить патогенную микрофлору кишечника. Штамм Escherichia coli Nissle 1917 – один из немногочисленных примеров пробиотика, не относящегося к группе молочнокислых бактерий.

Анри Тиссьер (Институт Пастера) [5] впервые выделил бактерию Bifidobacterium из кала грудного младенца и назвал обнаруженный микроб Bacillus bifidus communis. Тиссьер утверждал, что бифидобактерии смогут заменить протеолитические бактерии, которые вызывают диарею, и рекомендовал вводить бифидобактерии младенцам в случае развития диареи.

Термин «пробиотики» впервые был предложен в 1965 году Лилли и Стилвелл [6]; в противоположность антибиотикам пробиотиками называли факторы микробного происхождения, которые стимулируют рост других организмов. В 1989 году Рой Фуллер подчеркнул, насколько важно требование жизнеспособности для пробиотиков и выдвинул концепцию об их благотворном влиянии на организм [7,8].

Сегодня нет четкого определения понятия пробиотики, однако наиболее применимое, утвержденное в 2001 году ФАО/ВОЗ следующее: «пробиотики – это живые микроорганизмы, которые при применении в адекватных количествах оказывают благотворное влияние на здоровье человека» [9, 10].

Также под понятием «пробиотики» понимают такие препараты, как биологически активные добавки к пище и продукты питания, которые при

13

включении в пищевой рацион обеспечивают организм человека не столько энергетическим и пластическим материалом, сколько контролируют и модулируют (оптимизируют) конкретные физиологические функции, биохимические и поведенческие реакции, способствуют подержанию здоровья, снижают риск возникновения заболеваний и ускоряют процесс выздоравливания [11].

Как показали исследования последних лет, действие пробиотиков не ограничивается коррекцией микрофлоры, их клиническая эффективность основана также на иммуномодулирующих функциях и участии в обмене веществ. Выявленные точки приложения пробиотиков позволяют расширить показания к их назначению и конструировать препараты с заданными свойствами [12].

Иммунологические эффекты пробиотиков:- активация локальных макрофагов для увеличения презентации

антигенов. В лимфоцитами и увеличения производства секреторного иммуноглобулина А (IgA) местно и системно;

- модулирование цитокиновых профилей;- вызов гиперответа на пищевые аллергены.Неиммунологические эффекты:- переваривание пищи и конкуренция за питательные вещества с

патогенами;- изменение локальной рН для создания невыгодного местного

окружающего пространства для развития патогенов;- производство бактериоцинов для подавления патогенов;- устранение супероксидных радикалов;- стимуляция продукции эпителиального муцина;- усиление барьерной функции кишечника;- конкуренция с патогенами за адгезию;- модификация патогенных токсинов [13].

2.1 Классификация и характеристика микроорганизмов – пробиотиков

Традиционно, требования, предъявляемые к препаратам, которые претендуют на то, чтобы быть отнесенным к пробиотикам, довольно просты: это сохранность живых микробов, их достаточное количество и доказанная эффективность. По мнению Gorbach S. L. (2000) требования к пробиотикам должны быть более строгими [14].

Пробиотики:1) Должны быть фено- и генотипически классифицируемыми;2) Не должны обладать патогенностью;3) Должны сохранять жизнеспособность в течение прохождения через

желудочно-кишечный тракт;

14

4) Должны быть кислотоустойчивыми или заключены в кислотоустойчивую капсулу;

5) Способны к адгезии к кишечному эпителию;6) Способны к колонизации кишечника;7) Должны быть безопасными [15].Только доказавшие свою клиническую эффективность в плацебо-

контролируемых исследованиях штаммы могут быть использованы для производства пробиотиков (рисунок 1).

L. acidophilus B. longum S. thermophylus E. faecium S. boulardi

L. rhamnosus B. bifidum S. diacetylactisL. plantarum B. breve S. intermedius

L. reuteri B. adolescentisL. fermentum B. animalis

L. lactis B. infantisL. casei B. lactis

L. bulgaricum B. thermophilumL. crispatusL. curvatus

L. delbrueckiiL. farciminis

L. gasseriL. johnsoniiL. paracasei

Рисунок 1 – Виды и штаммы микроорганизмов, входящих в состав пробиотиков (данные взяты с источника [16]).

Указанные микроорганизмы можно классифицировать также по происхождению:

1 группа: Кисломолочные штаммы (L acidophilus, L. plantarum, L. bulgaricum, L. casei, L. fermentum, Str. Thermophylus, Enterococci L-3, B. lactis);

2 группа: Донорские штаммы (Bifidobacteriae bifidum, B. longum, B. infantis, B. adolescents, L. rhamnosus GG, L. gassed, Enterococci faecium, salivarius);

3 группа: Антагонисты (В. Subtilis, S. boulardii).

В зависимости от состава выделяют следующие группы пробиотиков: 1 группа – моноукомпонентные – в состав их входит один конкретный

штамм микроорганизма – представителя облигатной микрофлоры кишечника. 2 группа – антогонисты – препараты конкурентного действия, не

относящиеся к облигатным представителям облигатной микрофлоры кишечника, поэтому длительность их использования ограничивается одной неделей.

Lactobacillus Bifidobacterium Streptococcus Enterococcus Saccharomyces

15

3 группа – поликомпонентные – симбиотики – препараты, в которые входит несколько представителей облигатной микрофлоры, находящихся в симбионтных отношениях, то есть усиливающих действие друг друга.

4 группа – комбинированные – эти препараты имеют в своем составе кроме облигатных бактерий, дополнительные вещества, оказывающие иммуномодулирующие действие (например, лизоцин, комплексный иммуноглобулин поливалентный).

5 группа – синбиотики – препараты сочетают симбионтную облигатную флору и вещества с пребиотическим действием, которые способствуют ее выживанию [16].

Пробиотики могут разделяться не только по комплектности препарата, но и по родовому составу входящих в них бактерий [18].

В зависимости от форм использования пробиотики классифицируют на следующие группы:

а) препараты, содержащие живые микроорганизмы (монокультуры или их комплексы);

б) препараты, содержащие структурные компоненты микроорганизмов-представителей нормальной микрофлоры или их метаболиты;

в) препараты микробного или иного происхождения, стимулирующие рост и активность микроорганизмов-представителей нормальной микрофлоры;

г) препараты, представляющие собой комплекс живых микроорганизмов, их структурных компонентов и метаболитов в различных сочетаниях и соединениях, стимулирующих рост представителей нормальной микрофлоры;

д) препараты на основе живых генно-инженерных штаммов микроорганизмов, их структурных компонентов и метаболитов с заданными характеристиками;

е) продукты функционального питания на основе живых микроорганизмов, их метаболитов и других соединений микробного происхождения, способных поддерживать и восстанавливать здоровье через коррекцию микробной экологии организма хозяина [19].

Согласно последним руководствам ФАО/ВОЗ, пробиотические микроорганизмы, используемые в пищевых продуктах, должны быть жизнеспособными при прохождении через желудочно – кишечный тракт, т.е. они должны быть способными противостоять воздействию желудочного сока и желчных кислот [16].

2.1.1 Краткая характеристика бифидобактерий

По классификации определителя Bergey (1974) бифидобактрии относятся к семейству Actinomycetaceae, роду Bifidobacterium. Бифидобактерии являются облигатной микрофлорой кишечника грудных детей, применяются для приготовления кисломолочных продуктов для детей раннего возраста.

Морфологически бифидобактерии представляют собой неспорообразующие, грамположительные палочки, в старых культурах могут встречаться грамотрицательные варианты. Для бифидобактерий характерна

16

форма слегка изогнутых и разветвленных палочек с бифуркациями, булавовидными и гантелевидными утолщениями на концах. Часто встречаются скопления в виде «китайских иероглифов», «римских пятерок». Микробные клетки никогда не складываются в цепочки, возможно образование грануляций при сохранении контуров клетки. В неблагоприятных условиях бифидобактерии образуют разбухшие инволюционные формы. Бифидобактерии являются строгими анаэробами, однако в процессе культивирования они приобретают способность развиваться в присутствии некоторого количества кислорода.

Большинство штаммов бифидобактерий не обладают уреазной активностью, не разжижают желатин. Уреазной активностью обладают только штаммы B. infantis и B. bifidum [20, 21].

Бифидобактрии, живущие в кишечнике человека, различаются по видовому составу. Определяют 5 видов бифидобактерий: B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. infantis, B. breve. В последних исследованиях к человеческим видам были отнесены B. pseudocatenulatum, B. catenulatum, B. dentium, B. angulatum.

Преобладание одного или другого вида зависит от возраста человека и от состояния его здоровья. Так, вид B. bifidum выявлен у здоровых людей всех возрастных групп, однако у детей, содержащихся на грудном вскармливании, он является преобладающим. Вид B. longum также характерен и для детей и для взрослых. Вид B. adolescentis свойственен только взрослым людям и детям старшего возраста. У пожилых лиц он становиться преобладающим - до 85% [22].

Морфологические, культуральные и физиологические характеристики основных видов бифидобактерий представлены в таблице 1.

Таблица 1 – Морфологические, культуральные и физиологические характеристики основных видов бифидобактерий человека [23]

Вид Характеристика видаB. bifidum Палочки разнообразные по форме и взаиморасположению.

Поверхностные колонии на агаровых средах в анаэробных условиях круглые, выпуклые или чечевицеобразные, поверхность колоний гладкая и слизистая, цвет белесый. Грамположительные. Рост возможен при наличие в среде органического азота. Оптимальная температура 36-38°С, роста нет при температуре ниже 20°С и выше 45°С. Оптимальный рН 6-7.

B. adolescentis Короткие, изогнутые палочки, иногда раздвоенные. Оптимальная температура для роста 35-37°С, нет роста при температуре ниже 20°С и выше 46,5°С.

B. infantis Маленькие тонкие палочки, часто сферические или пузыреобразные с центральными гранулами; нет роста при температуре ниже 20°С и выше 46,5°С.

17

B. breve Короткие палочки, тонкие или толстые, часто булавовидные. Колонии от выпуклых до песчанистых, 2-3 мм в диаметре, с гладкой или волнистой поверхностью.

B. longum Длинные изогнутые палочки, булавовидные, встречаются раздутые клетки. Грамвариабельны. Колонии от выпуклых до песчанистых, 2-5 мм в диаметре, просвечивающие или слизистые. Нет роста при температуре ниже 20°С и выше 46,5°С.

2.1.2 Некоторые свойства пробиотиков рода Lactobacillus

L. bulgaricum (болгарская палочка) – форма клеток в молоке – длинные и короткие цепочки от 2 до 20 мкм толщиной 1-1,5 мкм. Оптимальная температура развития бактерий составляет 40-45°С, максимальная - 60-62°С, минимальная – 20°С. При внесении культуры петлей в пробирку с молоком оно свертывается при оптимальной температуре за 8-12 ч, при внесении 3% закваски – за 3-4 ч. Штаммы болгарской палочки образуют антибиотические вещества, подавляющие нежелательную микрофлору кишечника.

L. acidophilus – это палочка длиной от 3 до 40 мкм, толщиной 1,5- 1 мкм. Оптимальная температура развития ацидофильной палочки составляет 37-38°С, максимальная 55°С, минимальная - около 20°С. Ацидофильные палочки способны подавлять рост бактерий группы кишечной палочки, дизентерийной, сальмонелл, коагулазоположительных стафилококков и др. Бактерицидные свойства обусловлены наличием специфических антибиотических веществ, действие которых усиливается в присутствии молочной кислоты. Ацидофильные бактерии устойчивы к щелочной реакции (рН 8,3), наличию в среде фенола, желчи.

L. plantarum, L. сasei – по виду и расположению клеток эти виды бактерий не различаются. Они представляют собой палочки разной длины, расположенные в виде отдельных или спаренных клеток или в виде цепочек. Оптимальная температура роста составляет 30°С. Стрептобактерии характеризуются ростом при 15°С и отсутствием или очень слабым ростом при 45°С. Особенностью стрептобактерий является их высокая устойчивость к желчи и поваренной соли. Так, L. рlantarum и L. сasei способны развиваться в среде, содержащей до 6% NaCl.

Последние исследования L. сasei направлены на изучение их пробиотических свойств. Для того, чтобы быть отнесенным к пробиотикам, они должны обладать свойствами, присущими пробиотикам. Они должны выдерживать кислотность желудка, в котором рН может достигать 3,0, а также действия желчных кислот в ЖКТ, которые могут разрушать многие микроорганизмы. Установлено, что L. сasei устойчивы как к кислоте, так и к желчи [22].

L. fermentum, L. breve - по виду и расположению клеток эти микроорганизмы не различаются. Клетки их представляют собой мелкие палочки. Относятся к бета-бактериям. Температурный оптимум для их роста

18

составляет 30°С. При добавлении дрожжевого автолиза рост бактерий значительно усиливается. Бета – бактерии растут при 15°С и не растут при 48°С, некоторые виды бета – бактерий не растут даже при 45°С. Они могут развиваться в среде, содержащей 4% NaCl [20, 22].

2.1.3 Свойства микроорганизмов рода Streptococcus

S. diacetylactis – клетки расположены чаще всего в виде диплококков и коротких цепочек. Оптимальная температура развития в молоке 28-32°С. Растет при 39-40°С, при температуре 45°С рост отсутствует.

S. thermophylus – это кокки, часто соединенные в длинные цепочки. Оптимальная температура развития составляет 40-45°С [20].

Однако, хотелось бы отметить, что включение всех молочнокислых бактерий в одну «группу пробиотиков» вводит в заблуждение, так как тот факт, что бактерия принадлежит к виду молочнокислых бактерий (или бифидобактерий), сам по себе не присваивает статус «пробиотика». И этому свидетельствуют следующие аргументы:

1. Различные штаммы похожих видов обладают различными геномами, и данные различия соответствуют разным фенотипам.

2. Было четко установлено, что каждый пробиотический штамм имеет уникальные генетические признаки, которые поддерживают различные фенотипы. Следовательно, невозможно сделать общее заявление о пробиотиках в отношении их рода или вида, поэтому пробиотики всегда нужно характеризовать на уровне штамма.

3. Различные штаммы или виды пробиотиков демонстрируют разные биологические действия в соответствующих экспериментальных моделях. Такие различные биологические свойства могут привести к разным клиническим эффектам.

4. Микроорганизм – не единственный важный фактор: конечная продукция, в которой он содержится, и целевая группа, также должны приниматься во внимание.

Таким образом, некоторые пробиотики могут оказаться вообще неэффективными, и в этом случае они не соответствуют определению пробиотиков, и не могут называться таковыми. Это не означает, что другие пробиотики или продукция из них не являются полезными и ценными. Тем не менее, каждая продукция из пробиотиков должна сопровождаться научными доказательствами, подтверждающими, что она является эффективной; ее эффективность нельзя экстраполировать другим микроорганизмам, даже если они принадлежат к тем же самым видам или роду. Это позволяет, как потребителю, так и практикующему врачу, определить среди (возможно большого количества) широко доступных продуктов те, которые воистину заслуживают интерес [24].

2.2 Иммуномодулирующие свойства пробиотиков

19

Значение пробиотиков для организма человека очень велико. Основные положительные свойства были получены в результате клинических исследований, в то время как другие свойства были получены in vitro. Первый клинический интерес по использованию пробиотиков упоминается в литературе о лечении инфекционных заболеваний, в частности вирусной и бактериальной диареи, а также хронического воспалительного заболевания, такого как неспецифический язвенный колит.

Механизм и эффективность пробиотиков часто зависит от взаимодействия с микрофлорой хозяина или с клетками слизистой кишечника. Принято считать, что кишечник состоит из активно функционирующей тонкой кишки и менее активно функционирующей толстой кишки, которая служит в основном для всасывания воды. Однако и толстая, и тонкая кишка – активно функционирующие органы. Но только в тонкой кишке происходит ферментативное переваривание пищи и всасывание питательных веществ. Толстая кишка также является важным органом благодаря специфическим функциям и содержанию множества бактерий, которые сами по себе оказывают заметное влияние на состояние как кишечника, так и всего организма. Микрофлора желудочно–кишечного тракта представляет собой сложную экосистему, которая выполняет множество уникальных, важных для здоровья функций. В желудочно–кишечном тракте присутствует более 1000 видов бактерий. Большинство из них являются представителями нормальной микрофлоры. Они необходимы для сохранения здоровья, и от них зависит самочувствие «организма хозяина» [25]. Так, известно, что Lactobacillus plantarum 299v способствует снижению холестерина, облегчает синдром раздраженного кишечника, снижает синдромы диареи, обусловленный Clostridium difficile [26, 27, 28]; L. casei DN114001 участвует в иммунной модуляции [29]; L. rhamnosus GG используется в лечении острой ротавирусной и антибиотик-ассоциированной диареи [30], иммунной модуляции [31], лечении и профилактики аллергии [32], а также послеоперационной профилактике [33]; L. acidophilus La5 способствует сокращению ротавирусной и антибиотик – ассоциированной диареи [34]; L. acidophilus M92 способствует активации иммунной системы у пациентов с синдромом раздраженного кишечника [35] и снижает холестерин в сыворотке [36]; L. salivarius UCC118- Облегчение симптомов воспалительных заболеваний кишечника и модуляция кишечной микрофлоры [37]; Bifidobacterium breve участвует в иммунной модуляции и уменьшает симптомы синдрома раздраженного кишечника [38]; B. animalis участвует в увеличении секреции IgA [39]; B. longum BB536 способствует лечению аллергии [40]; B. lactis Bb12 обладает ингибирующим действием в отношении Helicobacter pylori [16, 41].

Благодаря исследованиям Луи Пастера и Ильи Мечникова стало понятным, что нормальная микрофлора пищеварительного канала играет важную роль в поддержании здоровья организма хозяина, принимая участие в различных метаболических процессах, а также в формировании и функционировании иммунной системы (ИС) и тем самым в обеспечении противоинфекционной защиты. В последние годы накоплено большое количество данных о роли

20

микрофлоры (микробиоты, микробиома) желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) в функционировании ИС и поддержании иммунного гомеостаза. Однако по-прежнему вопрос о возможности использования пробиотических препаратов для модуляции иммунного ответа, в частности для усиления противоинфекционного иммунитета, все еще остается предметом дискуссии, особенно в среде ряда практикующих врачей.

К основным функциям кишечной микрофлоры в норме относятся следующие [42]:

• колонизационная резистентность организма (межмикробный антагонизм, торможение роста и развития патогенных микроорганизмов, предупреждение распространения гнилостных бактерий из нижних отделов толстого кишечника в верхние, поддержание кислой рН, защита экосистемы слизистых оболочек от патогенных микроорганизмов);

• детоксикация (инактивация энтерокиназы, щелочной фосфатазы, предупреждение синтеза токсических аминов, аммиака, фенола, серы, диоксида серы, крезола);

• ферментативная функция (гидролиз продуктов метаболизма белков, липидов, углеводов);

• пищеварительная функция (повышение физиологической активности желез пищевого канала, усиление активности ферментов, участие в конъюгации и рециркуляции желчных кислот, метаболизме жирных кислот и билирубина, моносахаридов и электролитов);

• синтез аминокислот (аргинин, триптофан, тирозин, цистеин, лизин и др.), витаминов (группы В, К, Е, РР, Н), летучих (короткоцепочечных) жирных кислот, антиоксидантов (витамин Е, глутатион), биоаминов (гистамин, серотонин, пиперидин, ГАМК), гормонально активных веществ (норэпинефрин, стероиды);

• антианемическая функция (улучшение всасывания и усвоения железа);• антирахитическая функция (улучшение всасывания кальция,

кальциферолов – витамин D);• антиатеросклеротическая функция (регуляция уровня липидов,

холестерина);• антимутагенная и антиканцерогенная активность (гидролиз канцерогенов

из числа продуктов метаболизма белков, липидов, углеводов, деконъюгации желчных и гидроксилирования жирных кислот, инактивации гистамина, ксенобиотиков и проканцерогенных веществ и др.);

• иммунная функция (индукция синтеза иммуноглобулинов, лизоцима, интерферона, стимуляция фагоцитоза, системы локального иммунитета, регуляция неспецифического и специфического клеточного и гуморального иммунитета, влияние на систему цитокинов).

В связи с разнообразием функций интестинального микробиома (микробиоты) одним из подходов в профилактике и комплексном лечении при многих заболеваниях в настоящее время считают применение пробиотиков. Иммунотропное действие пробиотиков связано с их влиянием на: 1) антимикробную активность (снижение рН окружающей среды, секреция

21

противомикробных пептидов, подавление бактериальной инвазии, предотвращение адгезии патогенных микроорганизмов к эпителиальным клеткам); 2) улучшение барьерной функции (увеличение продукции слизи, усиление целостности эпителиального барьера); 3) собственно иммуномодуляцию (действие на эпителиальные и дендритные клетки, моноциты/макрофаги, В-лимфоциты, NK-клетки, Т-клетки, регулирующие мукозальный и системный баланс – Treg/Th1/Th17, миграцию и перераспределение Т-лимфоцитов) [42].

Вопрос о том, все ли пробиотические бактерии и в какой степени обладают иммунотропной активностью, все еще находится в стадии изучения. Выявлены существенные межродовые, межвидовые и межштаммовые различия в иммуномодулирующей активности симбионтных бактерий. При этом обнаруженные различия касались не только выраженности, но и характера иммунотропных эффектов.

Показательным примером этого явилось исследование иммуномодулирующей активности 21 штамма четырех видов бифидобактерий. Часть из них в культуре мононуклеарных клеток человека in vitro индуцировала продукцию цитокинов Th1-профиля: интерферона-γ (ИФН-γ) и TNF (Th1-клетки участвуют в иммунном ответе против вирусов и внутриклеточных бактерий (микоплзмы, хламидии, легионеллы, уреаплазмы и др.)). Вторая группа штаммов в основном вызывала выработку IL-17 при относительно низкой продукции ИФН-γ и TNF (Th17-профиль) (Th17 участвуют против внеклеточных бактерий и грибов). Третья группа преимущественно стимулировала выработку IL-10 при низком уровне продукции Th1- и Th17-цитокинов (Treg-профиль, обеспечивает иммунную толерантность и предотвращают избыточные иммунные реакции в отношении собственных и чужеродных субстанций). Следовательно, различные штаммы бифидобактерий индуцировали либо провоспалительные, либо противовоспалительные цитокины [42].

Согласно исследованиям ученых, основной группой пробиотических микроорганизмов с доказанной иммунотропной активностью являются лакто- и бифидобактерии. Особый интерес в клинике представляют лактобактерии, которые синтезируют короткоцепочечные жирные кислоты (молочную, уксусную, муравьиную, янтарную), что приводит к уменьшению Рн среды кишечного содержимого и в результате этого к угнетению размножения гнилостных, патогенных микроорганизмов, обеспечивающих стабильность состава кишечной микробиоты. При этом именно L. reuteri, обитающая в ЖКТ человека и являющаяся гетероферментным видом, рассматривается как один из нескольких истинных природных видов лактобацилл человеческого организма. Доказано, что представители этого вида угнетают рост патогенных микроорганизмов благодаря комбинации различных механизмов, включая экскрецию молочной, уксусной, а также других короткоцепочечных жирных кислот, перекиси водовода, антимикробных субстанций и бактериоцинов. L. reuteri превращает глицерин в сильнодействующую антимикробную субстанцию широкого спектра (реутерин), способную угнетать рост различных

22

бактерий, включая Escherichia, Salmonella, Shigella, Proteus, Pseudomonas, Clostridium и Staphylococcus, а также дрожжи, грибы, проcтейшие и вирусы. Кроме того, недавно было обнаружено и другое соединение с антимикробным действием, продуцируемое L. reuteri, которое получило название рейтероциклин. Данное вещество ингибирует Bacillus cereus, Staphylococcus aureus, Listeria, Enterococcus faecium, H. Pylori, при этом не оказывая негативного влияния на нормальную микрофлору. L. reuteri не только толерантна к кислому содержимому желудка, но и выживает в нем лучше, чем другие лактобактерии, а также обладает устойчивостью к воздействию солей желчных кислот и выраженными адгезивными свойствами к слизистой кишечника [42].

Эффективные колонизационные и иммунотропные свойства препаратов, содержащих L. reuteri, подтверждены результатами многочисленных клинико-лабораторных исследований в странах Европы, США и Японии, в которых приняли участие свыше 4 тыс. человек, в том числе беременные женщины и новорожденные дети. Данный пробиотик успешно применяется уже более десяти лет в 40 странах мира [42].

Исследования in vitro показали, что штамм L. acidophilus Lai вырабатывает соединение с антимикробной активностью, снижающее жизнеспособность Helicobacter pylori [43]. Штамм L. rhamnosus GG продуцирует дефенсины, оказывающие подавляющее воздействие на рост ряда грамотрицательных и грамположительных микроорганизмов [44]. Было также показано, что штамм L. casei rhamnosus Lcr35 не только синтезирует вещества с антимикробной активностью, но и в экспериментах in vitro препятствует адгезии некоторых энтеропатогенных микроорганизмов к эпителиоцитам кишечника человека [45].

Для изучения эффективности L. rhamnosus GG в купировании острой диареи во всем мире было проведено 8 рандомизированных контролируемых испытаний, участниками которых стали 988 человек. Среди включенных в исследование пациентов преобладали дети, госпитализированные в стационар с ОКИ (острые кишечные инфекции). Применение продуктов, содержащих L. rhamnosus GG (в дозе 1010–1011 КОЕ в день), в качестве компонентов комплексной терапии существенно снизило продолжительность острой диареи в среднем с 3,5 до 2,5 дней по сравнению с группой пациентов, получавших плацебо [19]. Одним из возможных механизмов данного эффекта является усиление специфического иммунного ответа, что проявляется значительным нарастанием уровня IgA-антител к ротавирусу в сыворотке у детей, получавших пробиотик, чем у не получавших его.

В обзорной статье R. N. Fedorak и K.L. Madsen (2004) приведены сравнительные данные о роли L. rhamnosus GG, L. casei, L. reuteri и B. lactis в терапии острой диареи. Ротавирусная инфекция как причина острой диареи была диагностирована в 66% случаев. Для купирования диарейного синдрома наиболее эффективным оказалось назначение L. rhamnosus GG [46].

Среди других штаммов лактобактерий, эффективность которых также подтверждена в качественно спланированных клинических исследованиях, заслуживает внимания Lactobacillus casei DN-114001 [47, 48]. В исследовании

23

Горелова А.В. с соавт. установлено, что включение пробиотического продукта, содержащего Lactobacillus casei DN-114001,в комплексную терапию ОКИ у детей старше 3 лет приводило к сокращению длительности лихорадки (2,2 ± 0,24 и 2,46 ± 0,21 дня, соответственно) и диареи (2,7 ± 0,35 и 3,6 ± 0,37 дня), продолжительности пребывания в стационаре (4,35 ± 0,49 и 5,05 ± 0,48 дня) в сравнении с детьми, не получавшими пробиотик, а также способствовало восстановлению нормального уровня лактобактерий и бифидобактерий у 66,7 и 75,0% больных, имевших исходно сниженный их уровень [19].

В 2000 году C.A. Pedone было проведено клиническое исследование с целью выявления влияния употребления пробиотического продукта, содержащего штамм L. casei DN-114001 на частоту ОКИ у детей раннего возраста. В исследовании приняли участие 928 детей в возрасте от 6 до 24 мес. Было установлено, что число детей, перенесших ОКИ, было значительно меньше в группе, получавшей пробиотический продукт, чем в группе, получавшей плацебо – 15,9 против 22% (р = 0,029) [48]. Было также установлено, что L. casei снижают активность ферментов, вызывающих рак толстой кишки [22].

В последние годы также получены сведения об эффективности использования пробиотиков в профилактике и лечении острых респираторных заболеваний (ОРЗ). Так, в исследовании M. De Vrese при использовании комплекса пробиотических бактерий (Lactobacillus gasseri PA 16/8, Bifidobacterium longum SP 07/3, B. bifidum MF 20/5) отмечено существенное снижение выраженности основных симптомов ОРЗ, в частности лихорадки, и средней продолжительности заболевания.

В двойном слепом исследовании, проведенном K. Hatakka и др. (2001) в 18 детских центрах Хельсинки, было показано, что назначение детям молока, обогащенного культурой Lactobacillus GG, позволяло сократить количество и тяжесть эпизодов респираторных инфекций [49]. Аналогичные данные были получены Т. А. Федотовой (1999), обследовавшей 142 детей с частыми и длительными респираторными инфекциями. В этом исследовании было показано, что включение пробиотиков в программу оздоровления часто и длительно болеющих детей значительно снижало количество и длительность инфекционных эпизодов [50].

Исследование [51] продемонстрировало, что назначение детям пробиотика бифидумбактерин форте, содержащего Bifidobacterium bifidum N1, сорбированного на активированном угле, также приводит к снижению количества инфекционных эпизодов у длительно и часто болеющих детей. В этой группе детей увеличивалось исходно сниженное количество Т- и В-лимфоцитов, увеличивалась продукция интерферона.

В исследовании, проведенном М. С. Бляхер и др. (2002) было отмечено, что у детей с частыми ОРВИ со сниженными показателями интерфероногенеза назначение отечественного пробиотика ацилакт, содержащего культуру L. Acidophilus, приводило к значительному увеличению уровня интерферона в крови по сравнению с группой детей, не получавших пробиотиков. Также было

24

выявлено, что ацилакт оказывает определенное влияние на синтез ИЛ-4, ИЛ-10, ФНО, однако это влияние носило достаточно индивидуальный характер [52].

В ходе другого исследования прием мультипробиотического комплекса (Lactobacillus GG, Streptococcus thermophilus, Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium) сопровождался снижением числа потенциально патогенных бактерий на слизистых оболочках верхних дыхательных путей [42].

Одна из первых «доказательных» работ по клиническому эффекту коррекции дисбиоза, опубликованная M.Kalliomak и соавт. в 2003 г журнале Lancet, показала, что назначение пробиотиков беременным и новорожденным достоверно уменьшает риск «ранних» атопических заболеваний – астмы и атопического дерматита [53]. Так же получены обнадеживающие результаты применения пробиотиков при атопическом дерматите у детей в ходе мультицентрового двойного слепого, рандомизированного, плацебо-контролируемого исследования PANDA (2009). Беременным женщинам, имеющим анамнез аллергического заболевания, предлагали мультипробиотик – смесь Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium lactis и Lactococcus lactis. Матери получали мультипробиотик 6 недель последнего триместра беременности, а затем в течение 12 месяцев этот же препарат – их новорожденные. Первым результатом клинической оценки мультипробиотика у 3-месячных детей была существенно низкая частота атопического дерматита, а в дальнейшем установили что этот «антиаллергический» эффект держится по крайней мере до 2-х летнего возраста [54].

Важнейшим свойством пробиотиков является их способность адгезироваться к кишечному эпителию. Они присоединяются к эпителию посредством гликоконъюгированных рецепторов, обеспечивая тем самым колонизационную резистентность и препятствуя адгезии и инвазии патогенов [55]. Все эти механизмы в конечном итоге способствуют повышению резистентности эпителия, усиливая его барьерные функции и защиту. Способность к адгезии in vitro отличается у разных представителей пробиотиков, она доказана у L. acidophilus и Bifidobacteriae [56]. По данным Juntunen M. С соавт. [57], она максимальна у LGG (34%), высока у В. Bifidum (31%) и существенно ниже у L. acidophylus LA5 (4%), L. casei Shirota (1%), L. paracasei F-19 (3%). Способность к адгезии увеличивается при сочетании штаммов, в частности, при совместном применении LGG и В. Bifidum адгезия нарастала до 39—44%. Это подтверждает наличие бактериального синергизма и делает предпочтительным применение препаратов, содержащих симбионтные штаммы пробиотиков. Способность пробиотиков оказывать воздействие на состояние кишечного эпителия позволяет рекомендовать их пациентам с хроническими заболеваниями кишечника, сопровождающимися воспалительными и строфическими изменениями его слизистой оболочки [58].

На сегодняшний день наиболее широко описанными в документальных источниках пробиотиками являются лактобактерии. В противоположность этому механизмы, ответственные за благоприятное воздействие других пробиотиков, особенно представителей вида Bacillus, вплоть до недавнего времени оставались мало изученными. Штаммы Bacillus для лечебного питания

25

животных и для людей (лекарственные препараты) включают B. subtilis, B. lichenformis, B. coagulans, B. toyoi (cereus), B. natto (subtilis), B. clausii, B. polyfermentans и B. cereus [59, 60, 61, 62].

Французскими учеными было продемонстрировано, что антибактериальная активность одного из пробиотических штаммов B. subtilis (Biosporin) является результатом выработки 2 разных антибиотиков [61]. Как сообщалось, пробиотики Bacillus индуцируют клеточный и гуморальный иммунные ответы in vivo. Более того, учитывая их иммуномодулирующие свойства, эти бактерии предполагалось использовать в качестве транспортного средства пероральных вакцин [63].

В институте терапии имени Л.Т. Малой АМН Украины был изучен препарат Энтерожермина (Sanofi-Aventis), содержащий антибиотикорезистентные штаммы Bacillus clausii. Кроме устойчивости к влиянию антибактериальных препаратов, споры Bacillus clausii высокорезистентны к воздействию химических и физических факторов, поэтому легко преодолевают барьер желудочного сока, желчи и попадают в тонкий кишечник, где трансформируются в метаболически активные формы. В тонком кишечнике вегетативные формы Bacillus clausii могут фиксироваться к энтероцитам, заселять слизистую кишечника и оказывать опосредованное влияние на выраженность воспалительной реакции, процессы апоптоза, клеточного роста и дифференциации, трансдукции и транскрипции. Также штаммы Bacillus clausii принимают активное участие в синтезе ряда витаминов, в частности витаминов группы В. В ходе клинических исследований пробиотика Энтерожермина (Sanofi-Aventis), содержащего Bacillus clausii, была доказана эффективность препарата в профилактике диарейного синдрома, обусловленного применением антибиотиков, в лечении нарушений микрофлоры кишечника при проведении эрадикационной терапии H.pylori [64].

Вопросы для самоконтроля:1. Приведите краткую историю учения о пробиотиках.2. Перечислите иммунологические и неиммунологические эффекты

пробиотиков.3. Какова классификация микроорганизмов - пробиотиков?4. Какие предъявляют требования к пробиотикам?5. Приведите краткую характеристику бифидобактерий.6. Опишите свойства пробиотиков рода Lactobacillus.7. Опишите свойства микроорганизмов рода Streptococcus.8. В чем заключаются иммуномодулирующие свойства пробиотиков.

Приведите примеры.

3 ПРЕБИОТИКИ

26

Пребиотики – это пищевые вещества (в основном состоящие из некрахмальных полисахаридов и олигосахаридов, плохо перевариваемых человеческими ферментами), которые питают определенную группу кишечных микроорганизмов [65].

В отличие от пробиотиков, большинство пребиотиков используются в качестве пищевых добавок – в бисквитах, кашах, шоколаде, пастообразных и молочных продуктах. Наиболее известные пребиотики:

1) волокноподобные неперевариваемые олигосахариды (фруктоолигосахариды, инулин, глюкоолигосахариды, глюканы, декстрины, галактоолигосахариды, лактулоза, соевые олигосахариды и т.д.);

2) микроводоросли (хлорелла, спирулина);3) биологически активные вещества (иммунные белки – лактоглобулины,

гликопептиды; некоторые витамины, и их производные - пантотеновая кислота, аскорбиновая кислота, β - каротин);

4) полисахариды пищевых волокон (ПВ) – полисахариды растительных клеточных стенок, гемицеллюлоза, пектины, отруби т.д.;

5) полисахариды, синтезируемые молочнокислыми бактериями [23, 66].Основные функции пребиотиков в организме обусловлены тем, что они:- способны доходить в неизменном виде до места обитания

представителей нормальной кишечной микрофлоры, не адсорбируясь в верхних отделах ЖКТ;

- являются питательными веществами для полезной микрофлоры;- способствуют адгезии клеток лакто- и бифидобактерий к стенкам

кишечника;- связывают и выводят из организма часть токсичных веществ,

поступающих с пищей, в том числе мутагенные вещества;- способствуют проявлению иммуногенных свойств полезных

микроорганизмов в кишечнике за счет выработки ими бактериальных продуктов с иммуномодулирующими свойствами (пептидогликаны, липополисахариды, липотейхоевые кислоты);

- улучшают усвояемость кальция и магния за счет образования усвояемых форм с молочной кислотой, которая продуцируется пробиотической микрофлорой из пребиотиков;

- участвуют в регулировании уровня холестерина и нормализации уровня глюкозы и триглицеридов в сыворотке крови как за счет уменьшения адсорбции в кишечнике углеводов и липидов, так и путем влияния на метаболизм желчных кислот [23].

3.1 Волокноподобные неперевариваемые олигосахариды

Функциональная значимость олигосахаридов состоит в том, что они служат субстратом для бифидобактерий. Олигосахариды представляют собой углеводы, в состав которых входит от 2 до 10 остатков моносахаридов. Известно, что бифидобактерии обладают ферментной системой β – фруктозидаз, позволяющей им расщеплять данные углеводы. В присутствии

27

олигосахаридов бифидобактерии и отдельные виды лактобацилл размножаются в кишечнике очень интенсивно, эти углеводы ускоряют, стабилизируют и усиливают пролиферацию этих бактерий в желудочно-кишечном тракте.

В 90-х годах на основе биотехнологии в Японии был получен промышленный соевый олигосахарид (SOE). SOE (торговое название) представляет собой смесь сахарозы (44%), стахиозы (23%), раффинозы (7%) и моносахаридов. Все виды бифидобактерий, за исключением B. bifidum, активно ассимилируют соевый олигосахарид, и является прекрасным источником питания и высокоэффективным стимулятором роста бифидобактрий [67].

Наиболее изученными пребиотиками являются растворимые фруктоолигосахариды – ФОС, инулиноподобный фруктан и главным образом инулин.

Инулин содержится в клубнях георгинов, топинамбура, артишоков и одуванчиков. Было доказано, что инулин действует как бифидогенный фактор: его потребление приводит к увеличению бифидобактерий, причем преобладанию B. adolescentis, B. longum, B. bifidum и уменьшению энтерококков. Было показано, что инулин помимо стимуляции роста и активности бифидо- и лактобактерий, устранения дисбактериоза и роста патогенных микроорганизмов, повышает всасывание кальция в толстом кишечнике. Инулин и его производные выводят из организма соли тяжелых металлов, яды и радиоактивные вещества в несколько раз эффективнее, чем пектин и другие биологические активные соединения [67].

Исследование SYNCAN оценивало эффект олигофруктозы в сочетании с двумя пробиотическими штаммами у пациентов с риском развития рака толстой кишки. Результаты исследования позволяют предполагать, что синбиотический препарат может уменьшить экспрессию биомаркеров рака толстой кишки [68].

Самый известный в мире пребиотик – это лактулоза. Именно ее используют в развитых странах как основное бифидогенное вещество в продуктах функционального питания, нацеленных на восстановление нормального микробиоценоза. В Японии лактулоза внесена в государственную программу как “стратегический пищевой материал для поддержания здоровья нации” [69].

Лактулоза была открыта в середине XX в. швейцарским врачом F. Petuely и впервые полученное из лактозы в 1929 г. американскими химиками E.M. Montgomery и C.S. Hudson. Вследствие метаболических превращений она улучшает функционирование желудочно-кишечного тракта, стимулирует иммунные реакции. В настоящее время способность лактулозы стимулировать рост бифидобактерий доказана многочисленными исследованиями. Установлено, что лактулоза поддерживает рост широкого спектра молочнокислых бактерий: Lac. lactis, Str. thermophilius, Lb. brevis и т.д. Основные пребиотические действия лактулозы: подкисление содержимого кишечника, выведение аммиака, увеличение перистальтики, умягчение стула, облегчение дефекации, селективный бактериальный рост, стабилизация экосистемы, ингибирование активности ферментов продуцирующих токсины,

28

предотвращение образования желчных камней, предотвращение желудочно-кишечных инфекций, обусловленных Rotavirus, Candida и др., повышение прочности костей и т.д. [70].

По данным Международной молочной федерации галактоолигосахариды (ГОС) занимают второе место в мире после лактулозы по объемам производства неперевариваемых олигосахаридов с пребиотическими свойствами. При изучении бифидогенной активности ГОСов было установлено, что наиболее активно их ассимилируют in vivo культуры B. infantis, B. longum, B. adolescentis [23].

3.2 Биологически активные вещества

Применение иммуноглобулинов молозива в качестве функционального ингредиента в производстве кисломолочных напитков благотворно повлияет на иммунное состояние организма. Это связано с тем, что иммуноглобулины - главные белковые молекулы нашего организма, способствующие разрушению бактерий, вирусов и других чужеродных веществ. Иммуноглобулины обеспечивают защитные функции организма и повышают иммунитет [70].

Иммуноглобулин «Лактоглобулин» против условно-патогенных бактерий и сальмонелл – новый класс экологически чистых, безвредных биопрепаратов перорального применения. «Лактоглобулин» (ЛГ) разработан Ростовским НИИ микробиологии и паразитологии и представляет собой стерильную лиофилизированную фракцию иммуноглобулинов молозивной сыворотки коров, предварительно вакцинированных против комплекса возбудителей – микроорганизмов, вызывающих кишечные инфекции и дисбактериозы. Фармакология «Лактоглобулина»: обладает антимикробным и токсиннейтрализующим действием по отношению к сальмонеллам, клебсиеллам, бактериям протея, псевдомонадам, стафилококку, цитробактеру, ротавирусам; препятствует адгезии этих микроорганизмов в кишечнике; обладает бактерицидными и агглютинирующими свойствами; нормализует микрофлору кишечника; стимулирует восстановление в кишечнике бифидо- и лактобактерий; способствует заживлению слизистой ЖКТ; восстанавливает иммунный статус организма [70].

3.3 Полисахариды пищевых волокон (ПВ)

Важным пребиотическим элементов питания человека, имеющим в настоящее время большую популярность среди исследователей и производителей функциональных продуктов питания, являются пищевые волокна.

Долгое время отношение людей к веществам, которые сейчас называются пищевыми волокнами (ПВ), оставалось отрицательным. С позиций ранних теорий питания они считались ненужным балластом, не представляющим никакой ценности для организма человека. С появлением теории адекватного питания, сформулированной российским физиологом А.М. Уголевым в 80-х гг.

29

XX века, мнение о балластных веществах стало меняться. Теория адекватного питания сфокусировала внимание на важной роли балластных вещест в в процессах пищеварения и обмена веществ в целом, их влияния на рост и развитие нормальной кишечной микрофлоры. Нерастворимые компоненты волокон, которые не подвергаются действию ферментов бактерий, удерживают воду в кишечнике. Благодаря водопоглотительной способности ПВ стимулируют моторную деятельность кишечника, способствуют продвижению остатков пищи вследствие большого объема пула. Нерастворимые пищевые волокна участвуют в механизме предупреждения кариеса, а также выполняют функции энтеросорбентов, связывая токсичные вещества и радионуклиды и выводя их из организма [71].

3.4 Иммуномодулирующие свойства пребиотиков

Иммуномодулирующее действие пищевых неперевариваемых углеводов (НПУ), присутствующих в рационе, исследовалось на подопытных животных и человеке. Имеются данные об общем иммуномодулирующем действии при поступлении НПУ с пищей, заключавшемся в повышении сопротивляемости системным инфекциям, усиления интенсивности иммунного ответа на вакцинацию и снижении частоты атопии. Ряд клинических испытаний, проводившихся у детей, продемонстрировали благоприятное иммуномодулирующей действие НПУ [72].

Экспериментально показано, что такие пребиотики как инулин и фруктоолигосахариды стимулируют клетки кишечника, которые влияют на иммунную систему посредством модуляции цитокинов и IgA. Также, данные показывают, что потребление пребиотиков влияет на уровень холестерина в экспериментах на животных и человеке. Пребиотики могут модулировать различные метаболические процессы, такие как минеральная абсорбция, метаболизм липидов, изменения кишечной микробиоты [73].

В работах зарубежных ученых имеются сведения о том, что употребление пребиотиков способствует снижению риска заболевания раком [74].

Вопросы для самоконтроля:1. Перечислите наиболее известные пребиотики.2. Каковы основные функции пребиотиков?3. Охарактеризуйте волокноподобные неперевариваемые олигосахариды.4. Биологически активные вещества как пребиотики.5. Дайте характеристику полисахаридам пищевых волокон.6. В чем заключаются иммуномодулирующие свойства пребиотиков?

4 СИНБИОТИЧЕСКИЕ ПРЕПАРАТЫ

30

Сегодня, в результате проведения многочисленных клинических и лабораторных исследований, доказана положительная роль пробиотических микроорганизмов и пребиотических веществ в жизнедеятельности макроорганизма, что послужило важным основанием разработки научных принципов создания синбиотиков. Синбиотики - продукты, содержащие одновременно пробиотики и пребиотики.

При подборе штаммов для про- и синбиотических продуктов и препаратов необходимо учитывать тот факт, что при создании синбиотиков может произойти потеря полезных свойств. Поэтому очень важно знать, как пробиотики и пребиотики взаимодействуют между собой и какие проявляют свойства в системе «синбиотик».

Меркуловой О.В. был изучен процесс культивирования бифидобактерий в подсырной сыворотке, обогащенной лактулозой и белковыми гидролизатами. Было установлено, что на подсырной сыворотке, обогащенной лактулозой и ГОМ, бифидобактерии растут лучше (прирост биомассы бифидобактерий составляет 1011 КОЕ/см3), чем на подсырной сыворотке, обогащенной только ГОМ (прирост биомассы составлял 107 КОЕ/см3). На полученный синбиотический концентрат «Профилакт - Б» на основе подсырной сыворотки для кормовых целей, обогащенной лактулозой и белковыми гидролизатами была разработана техническая документация (ТУ 9229 – 005 – 05324181-08) [23].

Контаревой В.Ю. теоретически обосновано и практически доказана возможность использования иммуноглобулина «Лактоглобулин», сиропа лактулозы и облепихового сока в технологиях кисломолочных напитков. Было доказано, что внесение «ЛГ» и сиропа лактулозы в кисломолочные напитки подавляет рост патогенной и условно-патогенной микрофлоры, характеризуя иммуностимулирующие свойства напитков. В результате проведения экспериментов было показано, что количество бифидо- и лактобактерий увеличивается, подтверждая бифидогенные свойства и иммуностимулирующее действие разработанных напитков. На новые виды кисломолочных напитков была разработана и утверждена техническая документация: «Ряженковый биопродукт «Лактимос»» (СТО 9229 – 015-00493468 - 10) и «Кефирный биопродукт «иммулакт»» (СТО 9229-014-00493468 - 10) [70].

В Московском государственном университете прикладной биотехнологии было изучено развитие пробиотических культур в смесях для мороженого с заменой сахарозы на пищевые волокна. В результате проведенных исследований показано, что стартовые культуры созданного консорциума (Lactobacillus rhamnosus LC – 52GV ВКПМ В – 9475, Lactobacillus acidophilus ACT – 41 ВКПМ В –9644, Streptococcus thermophilus CT – 9H ВКПМ В –964) активно развивались в смесях для мороженого без сахарозы с пищевыми волокнами Nutriose – количество клеток увеличивалось на 2,32 – 2,64 lg КОЕ/см3 и составило 8,52 – 8,84 lg КОЕ/см3 [71].

Максимов А.А. в своей работе [75] установил, что гуммиарабик (Fibregum) и экасия (нерастворимые пшеничные волокна Equacia) актbвизировали развитие бифидобактерий (B. adolescentis MC – 42, B. bifidum

31

791, B. longum 379 M) в процессе ферментации, доводя количество клеток до уровня 109 КОЕ/см3 за 19-22 ч. Более того, количество клеток бифидобактерий в присутствии 1,5% Fibregum и 1,66% Equacia превышало их количество в сравнении с контрольным образцом.

Группой ученых Кубанского государственного технологического университета была исследована возможность применения в качестве стимуляторов роста бифидобактерий (Bifidobacterium Adolescentis MC 42) in vitro ингредиентов Raftilose Synergy 1 (RS 1) – представляющие собой смесь олигофруктозы и инулина, Raftilose P 95 (RP 95) содержит олигофруктозу, фруктозу, глюкозу и сахарозу. Результаты исследований показали, что исследуемые препараты способствуют приросту биомассы бифидобактерий [76].

Бархатовой Т.В. определен новый источник растительных пребиотических олигосахаридов – соевая сыворотка, показано ее стимулирующее действие на B. longum 379 М и B. adolescentis Г 7513, равное по степени с соевыми олигосахаридами [67].

Португальскими учеными было изучено влияние ФОС и инулина на пробиотические бактерии при производстве простокваши. Было показано, что пребиотики (ФОС и инулин) не значительно влияют на рост/жизнедеятельность всех рассматриваемых штаммов, кроме Lactobacillus acidophilus La-5 [77].

В Индии были проведены исследовательские работы по получению синбиотического соевого йогурта с улучшенными характеристиками и высокими потребительскими свойствами. Разработанный продукт имел хорошие питательные, структурные и органолептические показатели [78].

Вопросы для самоконтроля:1. Что такое синбиотики?2. В чем заключается сущность работы Меркуловой О.В.?3. Какие работы были проведены Контаревой В.Ю.?4. Опишите другие работы по изучению синбиотиков.

5 СОВРЕМЕННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БАД

32

5.1 Технология получения биологически активной добавки из пшеницы, обогащенной селеном

Питание современного общества существенно изменилось за последние десятилетия. Рацион, состоящий из традиционных продуктов, не всегда удовлетворяет физиологические потребности организма человека. Это влияет и на социальную сторону жизни общества - приводит к росту заболеваемости, снижению продолжительности жизни и работоспособности. Все это указывает на ярко выраженную необходимость изменения структуры питания.

Одной из наиболее значимых является проблема дефицита макро- и микронутриентов. К числу подобных элементов можно отнести селен, который после продолжительных исследований был переведен из ряда опасных и токсичных веществ в ранг эссенциальных пищевых факторов, необходимых для нормальной жизнедеятельности человека.

В организме среднего взрослого человека (с массой тела 70 кг) селен содержится в количестве 14 мг; присутствует в ядре клетки. Суточная потребность взрослого человека 150 – 200 мкг. Селен обладает выраженным антиканцерогенным действием, причем не только предотвращает, но и приостанавливает развитие злокачественных опухолей. Он укрепляет сердечные мышцы; необходим для синтеза йодосодержащих гормонов щитовидной железы. Более всего селен знаменит как микроэлемент долголетия, поскольку не только предохраняет клеточные мембраны от повреждения агрессивными формами кислорода, но и активно помогает витамину Е, известному антиоксиданту, полностью раскрыть свой антиокислительный потенциал.

Источником селена для человека могут быть как органические, так и неорганические формы. Двумя основными органическими формами являются селенометионин (Se-Met), присутствующий, в основном, в пищевых продуктах растительного происхождения, и селеноцистеин (в пищевых продуктах животного происхождения). Se-Met хорошо абсорбируется, что ведет к повышению концентрации органической формы селена в крови. Неорганические формы (селенит и селенат) в натуральном виде в пищевых продуктах не встречаются, но их часто применяют в качестве биологически активных добавок (БАД), однако, органические формы менее токсичны.

Известно, что селен присутствует почти во всех растениях, которые способны кумулировать его в той или иной степени, преобразуя селениды, селениты и селенаты, главным образом, в селенометионин, способный включаться в животные белки без изменения их функции. В организме человека селен присутствует в основном в виде селеноме-тионина и селеноцистеина. Поэтому целесообразно обогащать растения, а затем использовать их как источник селена либо непосредственно в пищу, либо как сырье для производства функциональных пищевых продуктов.

Пшеница – одна из важнейших злаковых культур. Пшеничная мука и продукты на ее основе имеют высокую пищевую ценность. Пшеница – одна из самых распространенных культур не только в России, но и во всем мире. На

33

долю мягкой пшеницы в России приходится более 95 % всех посевов этой культуры. Значение ее обусловлено высокой урожайностью, большим содержанием белка. Известен опыт обогащения пшеницы селенатом натрия в Финляндии, проводимого в 90-е годы 20 века. Использование муки содержащей повышенные концентрации селена, позволило существенно уменьшить дефицит данного микроэлемента, распространенного в этой стране. Все вышесказанное послужило предпосылками к выбору пшеницы, как объекта для обогащения селеном.

В Кемеровском технологическом институте пищевой промышленности на кафедре Технологии и организации общественного питания были проведены экспериментальные исследования по обогащению селеном мягкой яровой пшеницы путем ее обработки раствором селенита натрия различных концентраций: контрольный образец (без обогащения); 0,66 г/дм3; 0,75 г/дм3; 1 г/дм3; 0,75 г/дм3. В последнем варианте селенит натрия вносили в составе удобрения.

Данные образцы пшеницы исследовались с целью выбора наиболее подходящего для приготовления из него БАД с селеном в органической форме.

При производстве муки из обогащенной пшеницы возможна значительная потеря селена, что связано с удалением оболочек, а также алейронового слоя. Продукты, приготовленные с использованием такой муки, будут содержать небольшие количества этого микронутриента также и вследствие воздействия высоких температур при выпечке изделий, приводящих к частичному разрушению селенометионина. Исходя из этого, целью является разработка биологически активной добавки из мягкой яровой пшеницы представляющей собой концентрат органической формы селена (селенометионина).

Селен, как известно, сходен с серой по свойствам и строению, поэтому способен встраиваться вместо нее в серосодержащие аминокислоты.

Основной задачей исследования было выделение аминокислотной составляющей из пшеницы, с максимально возможным извлечением селена из муки. Для этого был выбран водно-ферментативный гидролиз муки, апробированный нами при извлечении селеносодержащей БАД из фасоли.

Гидролиз проводили с помощью ферментных препаратов: для максимального извлечения свободных аминокислот из сырья использовали препараты протеолитического действия (Пепсин Г3Х и Протосубтилин Г3Х), а для разрушения внешних структурных элементов тканей и клеток и облегчения процесса извлечения аминокислот – целлюлолитического действия (Целловиридин Г20Х).

Усредненными оптимальными условиями для действия комплексов ферментных препаратов, являются рН 6 и температура 45°С, поэтому испытания проводили при этих условиях.

Варьируемые параметры гидролиза: соотношении сырье : вода (1:5 и 1:10); изменение времени гидролиза (3, 3,5 и 4,5 часа); виды ферментных препаратов (Пепсин Г3Х и Протосубтилин Г3Х) и дозировки комплексов ферментных препаратов Пепсин Г3Х и Целловиридин Г20Х, а также Протосубтилин Г3Х и Целловиридин Г20Х (по 0,1%; по 0,5%; 0,1% и 0,5% от сухой массы

34

соответственно). Наибольший выход сухих веществ был достигнут у двух образцов Целловиридин Г20Х и Протосубтилин Г3Х (по 0,5 %), что составило 4,0 % сухих веществ, а также Целловиридин Г20Х и Протосубтилин Г3Х (0,1 % и 0,5 % соответственно) – 3,4 % сухих веществ. Эти образцы и были выбраны для дальнейших исследований. Помимо этого по результатам анализа сухих веществ были установлены оптимальное соотношение муки и воды (1:5) и время гидролиза (3 часа).

По окончании процесса гидролиза образцы центрифугировали в течение 5 минут при скорости 5000 об/мин и высушивали надосадочную жидкость в распылительной сушилке при температуре 95±1°С 1-2 сек до порошкообразного состояния с массовой долей влаги 1,5-2,0 %.

Исходя из данных, были выбраны оптимальные условия гидролиза: рН среды 6,0, температура 45±1°С, гидролиз в течение 3 часов при периодическом перемешивании с интервалом 30 мин, при соотношении сырье : вода 1:5 с использованием комплекса ферментных препаратов Протосубтилин Г3Х и Целловиридин Г20Х в количестве 0,1 % и 0,5 % соответственно.

Белки пшеницы представлены альбуминами, глютелинами (глютенин), проламинами (глиадин), которые при смешивании с водой образуют студнеобразный гидратированный комплекс (клейковину). Она трудно гидролизуется ферментами. Поэтому для получения БАД было решено исследовать пророщенную пшеницу.

Проращивание зерна проводили в воде (соотношение зерно:вода составляло 1,0:1,5) при комнатной температуре на протяжении 24 часов.

Полученное пророщенное зерно высушивали в сушильном шкафу при температуре 45 °С до начальной массы (массы до проращивания). Далее зерно измельчали в муку, которую затем подвергали гидролизу, используя разные комплексы и соотношения ферментных препаратов.

Наибольшее количество сухого гидролизата выделено с помощью комплекса ферментных препаратов Целловиридин Г20 Х и Протосубтилин Г3Х, взятых для гидролиза в количестве 0,1 % и 0,5 % от сухой массы сырья соответственно, как для образца, полученного из непророщенной, так и из пророщенной пшеницы.

В связи с тем, что выход гидролизата при проращивании пшеницы увеличился незначительно по сравнению с образцами из муки из непророщенного зерна, а содержание сухих веществ в жидких гидролизатах было практически одинаково, мы сделали вывод о нецелесообразности проращивания пшеницы для приготовления БАД. Дополнительная технологическая стадия только приведет к увеличению энергозатрат, затрат на оборудование и, как следствие, удорожанию стоимости добавки.

Таким образом, наилучшим для получения селеносодержащей биологически активной добавки является образец мягкой яровой пшеницы, обогащенной раствором селенита натрия концентрацией 0,75 г/дм3 .

Согласно полученным данным, была разработана технология получения биологически активной добавки.

35

Внесение рас-твора фер-ментных пре-паратов Цел-ловиридин Г20Х 0,1 % и Протосубтилин Г3Х 0,5 % (от сухой массы сырья)

Измельчение пшеницы до размера частиц 0,2-1,5 мм

Проведение водно-ферментативного гидролиза муки (t= 45°С, τ=3 часа, перемешивание с интервалом 30

мин)

Центрифугирование гидролизата (ω=5000 об/мин, τ=5 мин)

Сушка гидролизата (t= 95±1°С 1-2 сек)

Упаковка, маркировка БАД

Хранение БАД

Данный способ позволяет получить БАД в виде блестящего светло-коричневого сыпучего порошка с приятным сладковатым вкусом и запахом с содержанием селена до 110 мкг/100 г. При этом количество пере шедшего в гидролизат селена из муки составляет 55 %.

Данную БАД планируется использовать как самостоятельный продукт, используемый потребителем для восполнения дефицита селена, так и в качестве обогащающей добавки при производстве пищевых продуктов.

Селеносодержащая биологически активная добавка апробирована в качестве обогащающей добавки к безалкогольным напиткам на основе плодово-ягодного сырья. Установлено, что она не оказывает влияния на органолептические показатели и хорошо растворяется в воде [79].

Рисунок 2 – Технологическая схема получения биологически активной добавки из пшеницы

Вопросы для самоконтроля:1. В чем заключается биологическая роль селена?2. В чем заключается пищевая ценность пшеницы?3. Приведите технологию технология получения селенсодержащей

биологически активной добавки5.2 Технология получения биологически активной добавки из пивной

дробины

36

В пивоваренном производстве полезными отходами являются: зерновые отходы при очистке и сортировке ячменя, сплав ячменя при его замачивании, солодовые ростки, получаемые при ращении и сушке солода, зерновые отходы при полировке солода, пивная дробина после варки сусла, белковый отстой при охлаждении сусла и пивные дрожжи, образующиеся в процессе брожения.

Наиболее важным отходом пивоваренного производства как по количеству, так и по питательным свойствам, является пивная дробина, которая состоит из плодовых и зерновых оболочек ячменя и других нерастворимых в воде веществ.

Пивная дробина – побочный продукт пивоваренной промышленности, получаемый при выработке сусла из ячменя и солода.

На 100 кг переработанных зернопродуктов получается 120-125 кг сырой пивной дробины, содержащая 20-25% сухих веществ.

Свежая пивная дробина представляет собой гущу коричневатого оттенка со специфическим запахом и вкусом, в которой может оставаться до 77% белковых веществ и 80 % жира, содержащиеся в продуктах затирания.

Пивная дробина содержит оболочки, крахмал неосахаренный и различные нерастворимые вещества эндосперма.

Количество образующейся пивной дробины зависит от множества факторов, в том числе от качества и выбора затираемых зернопродуктов, используемой технологии оборудования и т.д.

Зола пивной дробины содержит фосфорного ангидрида 40,5 %, оксиды калия 3,9%, кальция 0,5%, магния 11,5%, кремния 23,3%.

Обнаружены такие сахара как – манноза, ксилоза, арабиноза, глюкоза и галактоза. Высокое содержание глюкозы (17,85%) в трудно гидролизуемой фракции показывает, что состав пивной дробины содержит целлюлозу и трудно гидролизируемый в-глюкан.

В жидкой фазе пивной дробины были обнаружены липидные вещества, которые представлены в основном триглециридами, свободными жирными кислотами и фосфолипидами.

Дробина обладает хорошей усвояемостью и благоприятным влиянием ее состава на пищеварительную систему животных, благодаря чему ее относят к ценным кормам. Протеин дробины содержит все незаменимые аминокислоты.

Главный технологический показатель пивной дробины – общий экстракт, не должен превышать 1,5-2,0 %, в том числе вымываемый 0,6-0,9% и невымываемый 0,9-1,3 % к массе сырья, с увеличением влажности дробины - экстрактивность уменьшается.

Следует выделить несколько направлений утилизации дробины, по которым проводятся научные исследования:

- использование вторичных сырьевых ресурсов (ВСР) пивоварения в процессах солодоращения и пивоварения;

- повышение питательной ценности вторичных сырьевых ресурсов (ВСР), используемых в качестве корма, получаемый способом гидролиза плохо усвояемых полисахаридов;

37

- повышение питательной ценности углеводсодержащих отходов, идущих на кормовые цели путем добавления белка микробного происхождения, минеральных солей, органических соединений (пептидов, аминокислот и др.) и обезвоживания;

- производство антибиотиков и других биологически активных веществ используемых для корма или добавок в корма птице и молодняку;

- производство пищевого белка, аминокислот, фармацевтических препаратов, косметических и парфюмерных добавок;

- использование отходов пивоваренной промышленности в производстве продуктов питания.

Пивная дробина является одним из перспективных компонентов для использования в пищевой промышленности, для производства биологически активных добавок к пище и функциональных композиций в хлебопекарной, кондитерской, мясоперерабатывающей и других областях промышленности, а также в кормопроизводстве.

В связи с этим, поскольку в настоящее время очень перспективны безотходные и малоотходные технологии переработки растительного сырья, а также ведется активный поиск новых источников, в том числе нетрадиционных, биологически активных веществ, то целесообразным является использование и переработка пивной дробины как ценного биологически активного сырья в пищевых целях, а также при производстве биологически активных добавок.

Предлагается следующий способ получения биологически активной муки из пивной дробины, который включает предварительное прессование исходной сырой пивной дробины с содержанием сухих веществ более 20% с дальнейшим выделением твердой отпрессованной фракции и удалением жидкой фракции. Затем твердую фракцию подвергают сушке при температуре 40-60°С с одновременным частичным измельчением. Далее высушенная пивная дробина поступает в молотковую дробилку с сеткой диаметром отверстий 1мм, а оттуда измельченная пивная дробина подается на сито с диаметром отверстий 0,2 мм с получением биологически активной муки со степенью дисперсности 60 мкм. Конечная мука содержит жирные кислоты в следующем составе: миристиновая до 0,85%; пентадекановая до 0,6%; пальмитиновая до 40,0%; пальмитолеиновая до 8,93%; гептадекановая до 0,35%; стеариновая до 6,6%; олеиновая до 11,2%; линолевая до 32,14%; линоленовая до 2,35, а также содержит витамин Е в количестве 2 мг на 100г муки. Данная технология получения биологически активной муки из пивной дробины является универсальной, позволяет максимально сохранить все ценные биологически активные компоненты исходной пивной дробины и обеспечивает конечному продукту широкие функциональные оздоровительные свойства, позволяющие использовать ее как в питании животного и человека.

Антиповым С.Т. и др. предложен способ получения пищевой биодобавки. Изобретение относится к переработке отходов пивоваренного производства. В данном способе получения пищевой биодобавки из вторичных сырьевых ресурсов пивоваренного производства получение твердого компонента осуществляют путем удаления из исходного сырья влаги в активном

38

гидродинамическом режиме с зонами сушки и досушки. Затем непрерывно смешивают его с жидким компонентом. Осуществляют окончательную сушку полученной смеси в активном гидродинамическом режиме тем же сушильным агентом, что и при получении твердого компонента.

Задачей изобретения является повышение качества компонентов смеси, питательной ценности твердого компонента, пивной дробины, и эффективности сушки полученного продукта.

Предлагается использовать пивную дробину, как продукт с высоким содержанием клетчатки в хлебопечении, т.к. дробина содержит большое количество белка и диетической клетчатки (3:7), по питательной ценности не уступает пшеничным отрубям, а также не содержит вредных веществ.

В основном дробина используется в технологии хлебобулочных изделий в качестве пищевой добавки.

В Великобритании есть опыт добавления в хлеб, печенье муку из пивной дробины. Готовый продукт при этом приобретает вкус солода.

Блинковым разработана технология производства ксилита. Исключительность технологии заключается в ее безотходности. Также все побочные продукты находят свое применение. Из 1 тонны дробины, кроме ксилита, получается около 50 кг белкового концентрата, которые имеют место применение в хлебопекарной промышленности в качестве ценных добавок. Остальные полупродукты можно использовать как корм для сельскохозяйственных животных. Особенность технологии – в гидролизе. Слегка изменив условия гидролиза, можно как из пивной дробины, так и из других растительных отходов, получить – этиловый спирт, а также активированный уголь, углекислоту в виде сухого льда, некоторые энтеросорбенты медицинского и ветеринарного назначения, фурановые кислоты.

В университете Британской Колумбии пивная дробина привлекла внимание по своим качествам, как возможный компонент многих пищевых продуктов. В частности, как источник полезных балластных веществ.

Применение пивной дробины открывает широкую перспективу для одновременного решения трех проблем: охраны окружающей среды, создания «экологически чистых» и высококачественных пищевых продуктов, а также снижения себестоимости в производстве различных продуктов.

Пивная дробина в потенциале может обладать большим спектром применения.

К примеру, Ковалев Н.Г., Рабинович Р.М., Сульман Э.М. и др. разработали технологию получения компоста с использованием пивной дробины. Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к способам переработки навоза и другого органического сырья. Способ включает перемешивание послойно уложенных органических отходов и торфа, загрузку смеси в ферментер и последующее аэробное компостирование смеси посредством периодического вентилирования ее воздухом при влажности смеси 50-60%. В состав исходной смеси дополнительно вводят пивную дробину в количестве 10-20% к общей ее массе, которую перед операцией

39

перемешивания компонентов смеси послойно укладывают с предварительно измельченными до гранулометрического состава от 0,1 до 10 мм органическими отходами и торфом. Органические отходы и торф вместе с пивной дробиной берут в соотношении 50:50. Периодическое вентилирование смеси проводят в течение 7 суток по 20 секунд каждые 10 минут. Способ позволяет улучшить характеристики компоста выражающиеся в высокой питательной ценности при использовании в качестве удобрения.

Установлено, что хранившаяся пивная дробина, используемая в качестве органического удобрения – мелиоранта со свойствами компоста, в дозах от 20 до 80 т/га нейтрализует кислотность солонцовых почв и увеличивает урожайность ячменя. Оптимальной следует считать дозу дробины 80 т/га, при которой наблюдается максимальный 50% - ный прирост урожайности и 52%-ный прирост кормовой ценности ячменя.

Пивная дробина имеет также совсем нестандартное применение. В частности, в роли реагента для обработки буровых растворов. Относится к реагентам для обработки минерализованных буровых растворов, которые улучшают технологичность в использовании реагентов при отрицательных температурах.

На основании проведенных исследований разработана процессуальная схема производства биологически-активного вещества (БАД), полученная путем ферментолиза пивной дробины. Далее в ферментолиз вносится спирулина с последующей обработкой на ультразвуке. Полученное биологически активное вещество положительно влияло на дрожжи, что и повышало бродильную активность.

Технологическая схема включала в себя следующие операции:- приготовление ЭХА-раствора (анолит);- дезинфекция пивной дробины;- ферментативный гидролиз пивной дробины (ФП «Ondea Pro»);- внесение препарата спирулина платенсис в БАД;- обработка БАД на ультразвуке;- вакуум-выпаривание БАД;- фасовка и упаковка готового продукта.Технологическая блок-схема процесса получения БАД представлена на

рисунке 3. Из бункера 6 пивная дробина дозатором объемного действия 5

доставляется в емкость для предобработки 7, куда также из резервуара 3 водным насосом 4 через дозатор 5 вносится анолит, полученный на установке электрохимической активации воды 1. Анолит служил как экстрагент. В емкости 9 пивная дробина обрабатывается анолитом, обладающий следующими характеристиками: pH 3; ц=200mV. Гидромодуль 1:2 (дробина:анолит). Длительность обработки 10 мин. Температура 25-30 °С.

Далее, полученная смесь пивной дробины и анолита проходит через фильтр-пресс 8, с выходом дробины влажностью 70%.

После чего промывные воды анолита направляются в реактор использованного анолита 9. В дальнейшем этот анолит может использоваться в

40

различных технологических целях и по истечении 7-10 дней сливается в канализацию. Полученный жмых пивной дробины может храниться и не обсеменяться в течение 72 ч. Жмых направляется в реактор 10, где смешивается с ферментным раствором в количестве 0,4%, полученным в реакторе 12, который получается добавлением ЭХА воды из 1. Ферментолиз протекает 4ч, при t=60°С. Гидромодуль 1:4 (дробина : фермент).

Рисунок 3 - Технологическая блок-схема производства биологически активной добавки (БАД) из пивной дробины: 1-установка ЭХА воды; 2-сборник для католита; 3-резервуар для хранения анолита; 4-насос водяной; 5- дозатор объемного действия; 6-бункер для пивной дробины; 7-емкость для предобработки пивной дробины; 8-фильтр-пресс; 9-реактор для использованного анолита; 10-реактор для получения БАД; 11-реактор для обработанной дробины; 12- реактор для получения ферментного раствора: 13-бункер для спирулины; 14-УЗ-установка; 15-аппарат вакуум-выпаривания.

Далее, полученный раствор фильтруется 8, где твердая фаза дробины направляется в реактор для обработанной дробины 11. Ферментолизат (БАД) дозатором 5 направляется на УЗ-установку 14. Из бункера 13 дозатором 5

41

вносится Спирулина в количестве 2мг. Продолжительность обработки БАД на УЗ-установке 7 мин, при 25-30°С и частотой колебаний х=37кГц.

Далее насосом 4 полученный БАД направляется в аппарат вакуум-выпаривания 15. БАД концентрируется до 50% и более для более длительного срока хранения. Выпаривание проводится при температуре не более 30-35°С, во избежание инактивации биологически активных веществ.

Далее готовая продукция разливается в стеклянную тару и отправляется на склад.

Хранить при температуре не более 12-15°C в течение 1года [80].

Вопросы для самоконтроля:1. Охарактеризуйте пивную дробину. В чем заключается ее значение?2. Каковы пути использования пивной дробины?3. Опишите основные способы переработки пивной дробины.4. Приведите процессуальную схему производства БАД на основе пивной

дробины.

5.3 Инновационная технология получения БАД на основе риса-зерна

Ранее была показана высокая пищевая ценность шелушеного краснозерного риса. Однако, для получения БАД на его основе необходима, в первую очередь, разработка технологии выделения краснозерного риса из общей зерновой массы. Такая возможность появилась благодаря разработке фотоэлектронного сепаратора, принцип работы которого основан на разделении зерновой массы по цвету. Учитывая это, на первом этапе была разработана технологическая схема выделения краснозерного риса из общей массы риса-зерна, направляемого на переработку.

На рисунке 4 приведена технологическая схема выделения шелушеного краснозерного риса из общей зерновой массы. Технология, реализованная по разработанной схеме, включает следующие технологические операции. Неочищенная партия риса-зерна с крупяными кондициями качества направляется на специализированный воздушно-ситовой сепаратор (поз. 1) для выделения из общей зерновой массы посторонних примесей, отличающихся от риса-зерна шириной, толщиной и аэродинамическими свойствами. Для повышения эффективности процесса перед подачей продукта в сепаратор специальным механизмом скалываются ости с торцов рисовых зерен с целью улучшения сыпучести продукта, а затем продукт равномерно распределяется по ширине рабочей поверхности, продувается воздушным потоком, что позволяет эффективно удалить примеси. Затем зерновая масса направляется на сортировочное сито, сходом с которого удаляются крупные примеси, а проходом продукт поступает на подсевное сито. Проходом данного сита выделяются мелкие примеси, а сход поступает в пневмосепарирующий канал, в котором осуществляется второй этап выделения легких примесей. Очищенная зерновая масса затем направляется через буферную емкость (поз. 2) на

42

комбинатор (поз. 3), с помощью которого достигается более высокая степень очистки зерновой массы от минеральных примесей, щуплых невыполненных зерен, а также удаляется часть фракций обрушенных зерен.

После двухэтапного сепарирования зерновая масса через магнитный сепаратор (поз. 4) и буферную емкость (поз. 5) поступает в шелушитель (поз. 6), где с поверхности риса-зерна удаляются цветочные оболочки (лузга).

После шелушителя зерновая масса направляется в дуоаспиратор (поз. 7), в котором происходит разделение продукта на две фракции: фракция №1 – смесь обрушенных целых, обрушенных дробленых, необрушенных целых зерен; фракция №2 – рисовая лузга. Рисовая лузга удаляется из технологического процесса, а смесь продуктов (фракция №1) поступает через буферную емкость (поз. 8) в падди-сепаратор (поз. 9) для разделения на три фракции: фракция №1 – нешелушеный рис; фракция №2 – смесь нешелушеного и шелушеного риса; фракция №3 – шелушенный рис.

Нешелушеный рис направляется на повторное шелушение, смесь нешелушеного и шелушеного риса – на повторное падди-сепарирование, а шелушеный рис через буферную емкость (поз. 10) поступает в фотоэлектронный сепаратор (поз. 11).

Режим работы фотоэлектронного сепаратора настраивается таким образом, чтобы в шелушеном рисе практически не содержалось краснозерного риса, поэтому смесь краснозерного и обыкновенного риса направляется через буферную емкость (поз. 12) на повторное фотоэлектронное сепарирование (поз. 13), где в основных секциях (о.) из краснозерного риса удаляются зерна с обыкновенной окраской оболочек, а затем краснозерный рис направляется на контрольную секцию (к.) для удаления из него оставшихся минеральных примесей. Из фотоэлектронного сепаратора (поз. 13) выделенный шелушеный краснозерный рис направляется в промежуточную емкость (поз. 14).

С целью применения шелушеного краснозерного риса в качестве сырья для получения биологически активной добавки изучали показатели качества и безопасности шелушеного краснозерного риса, полученного по разработанной технологической схеме.

В таблицах 2 и 3 приведены органолептические и физико-химические показатели качества шелушеного краснозерного риса.

Из приведенных в таблицах 2 и 3 данных видно, что по органолептическим и физико-химическим показателям шелушеный краснозерный рис соответствует требованиям, предъявляемым к качеству растительного сырья, применяемого для производства БАД.

43

Рисунок 4 - Технологическая схема выделения шелушеного краснозерного риса из общей зерновой массы

44

Таблица 2 - Органолептические показатели качества шелушеного краснозерного рисаНаименование показателя Характеристика показателя Цвет Коричневый с красным оттенком разной

интенсивности Вкус Свойственный рисовой крупе, без посторонних

привкусов, не кислый, не горький Запах Свойственный рисовой крупе, без посторонних

запахов, не затхлый, не плесневелый Внешний вид Зерна риса, освобожденные от цветковых пленок,

сохранившие плодовую и семенную оболочку, а также зародыш и алейроновый слой

Таблица 3 - Физико-химические показатели качества шелушеного краснозерного рисаНаименование показателя Значение показателя Массовая доля влаги, % 12,5-13,0 Массовая доля доброкачественного ядра, %, в том числе: 99,6-100,0 рис дробленный 5,0-7,0 бежевые зерна риса 0,5-1,0 Массовая доля шелушенных ядер просянки, % Отсутствуют Массовая доля нешелушеного зерна риса, % Отсутствуют Массовая доля примесей, % в том числе: минеральная примесь Отсутствуют органическая примесь Отсутствуют Массовая доля испорченных зерен, % Отсутствуют Массовая доля мучки, % Отсутствуют Кислотность, град. 0,15 Зараженность и загрязненность вредителями хлебных запасов

Отсутствуют

Массовая доля металломагнитных примесей, мг/кг Отсутствуют

Установлено, что по показателям безопасности шелушеный краснозерный рис соответствует требованиям СанПиН. Для получения БАД, обладающей высокой пищевой ценностью, а также сохраняемостью, шелушеный краснозерный рис предварительно измельчали на дисковой дробилке, а затем грубоизмельченный материал перерабатывали с применением метода механохимической активации.

Ранее в работах кафедры технологии жиров, косметики и экспертизы товаров КубГТУ была показана высокая эффективность применения метода механохимической активации, реализуемого в роторно-валковом дезинтеграторе (РВД) вертикального типа специальной конструкции, для

45

регулирования технологических свойств, а также сохраняемости БАД, полученных из растительного сырья.

На основании проведенных исследований разработаны технологические режимы обработки шелушеного краснозерного риса, грубоизмельченного в дисковой дробилке, в РВД с получением БАД (табл. 4).

Таблица 4 - Технологические режимы получения БАД

Технологический режим Значение технологического режима 1. Обработка в РВД: температура, оС 50 давление, МПа 40 частота механохимической обработки, Гц 128 частота вращения ротора с-1 16 2. Упаковка: потребительская баночки из полимерного материала

массой нетто 300 г технологическая бумажные мешки массой нетто 10

кг

На рисунке 5 приведена технологическая схема получения БАД с применением РВД.

Рисунок 5- Технологическая схема получения БАД из шелушенного краснозерного риса: 1 - дисковая дробилка;2 - промежуточная емкость-дозатор; 3 - роторно-валковыйдезинтегратор; 4 -циклон-разгрузитель с охлаждением;5 -

циклон для очистки воздуха; 6 - емкость для готовой БАД

46

Разработанной БАД было присвоено наименование «Рисовая» [81,82].

Вопросы для самоконтроля:1. В чем заключается биологическая и пищевая ценность шелушеного

краснозерного риса?2. Приведите технологическую схему выделения шелушеного

краснозерного риса из общей зерновой массы.3. Опишите технологическую схему получения БАД из шелушенного

краснозерного риса.

5.4 Способ получения БАД из плодов зеленого грецкого ореха

Равновесие между поступающей с пищей энергией и энергетическими затратами организма человека является основой функционального питания. Это выражается в обязательном потреблении основных питательных веществ (белков, жиров и углеводов) в физиологически необходимых соотношениях, позволяя удовлетворить потребность человека в незаменимых компонентах питания. Наиболее доступным и одновременно эффективным способом оптимизации питания является широкое использование БАД к пище, которые могут быть определены как концентраты натуральных или идентичных натуральным биологически активных веществ, предназначенных для непосредственного приема и (или) введения в состав пищевых продуктов.

В последние годы ввиду неблагоприятной экологической обстановки повышенное внимание уделяется способам получения и применения экстрактов растительного сырья, в том числе на основе незрелых грецких орехов молочно-восковой спелости. Орехи содержат биологически активные вещества, в том числе красящие вещества - каратиноиды, катехины, лейкоантоцианы и т.п.

Грецкий орех - листопадное дерево семейства ореховых. В зеленых плодах найдены комплекс витаминов, каротин, хиноны, которые обладают бактерицидными, противовоспалительными, фитонцидными, противопаразитарными и гормонорегулирующими свойствами. Противоглистное действие околоплодников и зеленых плодов ореха известно еще со времен Гиппократа.

Грецкий орех и препараты на его основе широко используются в народной и научной медицине. Лекарственным сырьем главным образом являются листья, свежие незрелые плоды и околоплодник. Незрелые (зеленые) плоды грецкого ореха содержат в значительных количествах нафтохинон юглон, обладающий выраженными антимикробными свойствами. Грецкие орехи молочно-восковой спелости перерабатываются на варенье, джемы, напитки, которые обладают лечебно-профилактическими свойствами при ряде заболеваний.

Известно использование экстракта зеленого грецкого ореха и его околоплодника в период молочно-восковой спелости в народной и научной

47

медицине. Экстракт зеленого грецкого ореха не является лекарственным препаратом, однако его эффективность несомненна.

Зеленые грецкие орехи содержат жирорастворимые витамины А, Е, К, а также витамины B1, В2 , Р, РР, каротин и хиноны, ненасыщенные жирные кислоты - линолевая, линоленовая, олеиновая, пальмитиновая и другие, органические кислоты, кверцетин, югландин, юглон, йод, цинк, кобальт, калий, магний, железо и другие биологически активные вещества. Скорлупа содержит фенилкарбоновые кислоты, дубильные вещества и кумарины; пелликула (кожица, покрывающая плод) - стероиды, дубильные вещества. Все эти ингредиенты в совокупности обусловливают следующие свойства экстракта зеленого грецкого ореха: бактерицидное, общеукрепляющее, противосклеротическое, вяжущее, кровоостанавливающее, противовоспалительное, ранозаживляющее, эпителизирующее.

Из зеленых грецких орехов в керосине экстрагируются жирное масло, в состав которого входят жирные кислоты - линоленовая 3,2-11,4%, пальмитоолеиновая 0,3%, линолевая 5,5-6,2%, олеиновая 13-28%, пальмитиновая 5-12%, стеариновая 1-3%, лауриновая, миристиновая, арахиновая, хинон, гликозид -гидроюглона, дубильные вещества 3-4%, витамин С 0,9-1,5%, алкалоиды, растительные фенолы, хлорофилл, эфирные масла, жирорастворимые витамины А, Е, К, а также витамины B1, В2 , Р, РР, органические кислоты, кверцетин, югландин, юглон, йод, цинк, кобальт, калий, магний, железо и другие биологически активные вещества.

Способ получения биологически активной добавки путем экстракции из зеленых плодов грецких орехов с околоплодником осуществляют следующим образом.

Для получения растительного сырья, используемого для изготовления БАД, зеленый грецкий орех в период молочно-восковой зрелости (на 21-23 день после цветения) вместе с околоплодником собирают с дикорастущих деревьев, предварительно промывают водой (например, осуществляют удаление пыли, грязи, песка, камней, соломы, металла, других примесей, оболочки и микроорганизмов) и измельчают на мелкие фракции в порошок с частицами от 10 до 20 мм. Измельчение однородной массы из растительного сырья до порошкообразного состояния осуществляют на известных мельницах, например, молотковой микромельнице типа М-8М (изготовитель ООО «Пчелотехнопарк», Рязанская область, г. Рыбное), или других известных измельчителях закрытого типа.

Полученную массу из растительного сырья (имеющего срок хранения до 1 года) используют для получения спиртового экстракта из зеленых плодов грецких орехов. Для этого полученное сырье (массу) помещают в емкости и заливают 35-45%-ным водным раствором этилового спирта при массовом соотношении ингредиентов 1:1. Измельченный грецкий орех должен быть покрыт на 1,0-15 см слоем спирта. Емкости помещают в место с температурой 10°С, где нет доступа света, и настаивают в течение 6-7 суток. Затем смесь помещают в ультразвуковой реактор для проведения активной экстракции биологически активных веществ в растворитель, при этом обработку

48

ультразвуком ведут в режиме кавитации в течение 30-60 мин при температуре 15-18°С.

Качественный эффект активной экстракции достигается за счет образования в жидкости ультразвуковой кавитации - импульсов давления, возникающих при смыкании кавитационных пустот, воздействии микропотоков и микротечений кавитирующего раствора в ультразвуковом поле на поверхность частиц измельченного в порошок растительного сырья, включающего плоды грецкого ореха в стадии молочно-восковой спелости с околоплодниками,

В процессе ультразвуковой (активной) экстракции происходит следующее. Мелкие частицы зеленого грецкого ореха и околоплодника, пропитанные 40%-ным раствором этанола, подвергаются активному воздействию ультразвуком. В результате чего выделяется большое количество растворенных биологически активных веществ, содержащихся в орехе. Учитывая низкую температуру экстракции (не более 15-18°С) содержимое (40%-ный спирт и измельченные зеленый грецкий орех вместе с околоплодником) снова помещают в темное прохладное место.

Весь курс экстракции длится от 15 до 24 суток с периодической обработкой ультразвуком (1 раз в 3-4 суток). Т.е. экстракцию повторяют не менее 5-6 раз, при этом каждую последующую экстракцию производят после настаивания смеси. Затем полученный спиртовой экстракт отделяют путем фильтрации через марлевый трехслойный фильтр, изготовленный, например, из бинта марлевого медицинского стерильного (ГОСТ 1172-93 «Бинты марлевые медицинские. Технические условия»), охлаждают и разливают в стеклянные емкости от 10 до 100 мл с последующей фасовкой готового продукта. БАД фасуют в стеклянную или полимерную тару, хранят в сухих помещениях, гарантийный срок хранения - 1 год.

При производстве БАД используются сырье и материалы, отвечающие требованиям действующих стандартов: спирт этиловый ректификованный по ГОСТ Р 51652-2000 «Спирт этиловый ректификованный из пищевого сырья. Технические условия», вода питьевая по ГОСТ Р 51232-98 «Вода питьевая. Общие требования к организации и методам контроля качества» [83].

Вопросы для самоконтроля:1. Охарактеризуйте грецкий орех как компонент для получения БАД.2. Опишите схему получения биологически активной добавки путем

экстракции из зеленых плодов грецких орехов с околоплодником.

5.5 Способ получения БАД из сырья природного происхождения – тел пчел

Пчелы и продукты пчеловодства широко используются в народной и научной медицине. Экстракт тел пчел (подмор пчел) не является лекарственным препаратом, однако его эффективность несомненна. С

49

технологической точки зрения подмор пчел - это природное сырье, имеющее в своем составе белок, хитин, меланины, воск, витамины и другие вещества. Под подмором пчел подразумевают как умирающих, так и мертвых пчел. Различают зимний подмор пчел, который образуется в результате зимовки, весенне-летний подмор пчел - это пчелы, выползающие из улья и погибающие рядом с ним. Выделяют подмор из пчел, отдавших яд при апитерапии, используют настойку мертвых пчел.

В хитине пчел содержится относительно много гепарина и гепариноидов - веществ, напоминающих по своим эффектам действие гепарина. Известно, что гепарин содержится в тучных клетках соединительной ткани и играет исключительно важную роль в поддержании равновесного состояния, свертывающей и противосвертывающей систем крови, состояния кровеносных сосудов, стабилизирующих гемодинамику и, следовательно, способствует подавлению воспалительных процессов.

Кроме водного экстракта из подмора пчел в народной медицине используют и спиртовой экстракт, который, как известно на основе проведенных исследований, участвует в регуляции обменных процессов организма человека, стимулирует и нормализует иммунные реакции, повышает устойчивость организма к неблагоприятным внешним условиям. Антиоксидантные свойства подмора позволяют применять его для нейтрализации токсичных перекисных соединений, предотвращения мутации на клеточном уровне, замедления процессов старения организма. Природные антикоагулянты крови (гепароиды содержатся в хитине пчел) способны подавлять воспалительные процессы, стабилизировать кровяное давление, оказывают целебное действие на кроветворную систему, состояние сосудов, в частности при варикозном расширении вен, тромбофлебитах. Хитозан - меланиновый комплекс пчелиного подмора способен связывать и выводить из организма избыточное количество жиров и холестерина. Это предотвращает атеросклероз, укрепляет стенки сосудов, снимает неприятные ощущения в области сердца. Все вышеперечисленные свойства спиртового экстракта подмора дают возможность рекомендовать его применение по следующим показаниям: астенические состояния, атеросклероз сосудов, облитерирующий эндартериит, нарушение микроциркуляции крови в органах тела человека.

Способ получения биологически активной добавки осуществляют следующим образом.

Для получения исходного сырья (тел пчел), используемого для изготовления БАД, сбор живых летных пчел на пасеке осуществляют из улья осенью во время формирования пчел для зимовки «в клуб» (при температуре наружного воздуха от 0°С до -5°С) для того, чтобы использовать облетевшихся пчел с очищенным кишечником, при этом все питательные вещества сохранены в пчеле. Пчел замораживают, например, в холодильной камере, при этом температуру замораживания выбирают из интервала (-10°С) - (-18°С), а замораживание осуществляют в течение не более 3 ч. Затем тела пчел в замороженном виде измельчают в однородную массу с помощью известных средств или вручную. Полученную однородную массу высушивают при

50

температуре не более 45°С в потоке проходящего теплого воздуха до влажности не более 15% с помощью известных сушильных аппаратов, например электросушилки бытовой «Ветерок» (изготовитель ООО Завод электробытовых изделий «Спектр-прибор», г.Курск). Высушенную однородную массу измельчают в порошок с размером частиц менее 0,5 мм в течение не более 1 мин. Измельчение однородной массы из тел пчел до порошкообразного состояния осуществляют на известных мельницах, например молотковой микромельнице типа М-8М (изготовитель ООО «Пчелотехнопарк», Рязанская область, г.Рыбное) или других известных измельчителях закрытого типа.

Полученный порошок из тел пчел (имеющий срок хранения до 1 года) используют для получения водного экстракта из тел пчел. Для этого полученное сырье (порошок) заливают дистиллированной водой при следующем соотношении ингредиентов, в г на 100 г композиции: тела пчел - 2,0-10,0; дистиллированная вода - остальное. Полученную смесь (порошок из тел пчел и дистиллированная вода) настаивают в течение не более 24 ч при комнатной температуре не менее 20°С. Затем подвергают активной экстракции в ультразвуковом реакторе в режиме кавитации в течение не более 90 мин при температуре не выше 45°С. При этом экстракцию повторяют многократно, не менее 3 раз, с интервалом между экстракциями не более 24 ч.

В качестве ультразвукового реактора может быть использована, например, известная установка «УЗУМИ-15», потребляемая мощность 750 Вт·А, частота ультразвуковых колебаний 38 кГц, ультразвуковая мощность 550 Вт·А. Качественный эффект активной экстракции достигается за счет образования в жидкости ультразвуковой кавитации - импульсов давления, возникающих при смыкании кавитационных пустот, воздействии микропотоков и микротечений кавитирующего раствора в ультразвуковом поле на поверхность частиц измельченных в порошок тел пчел.

Затем экстракт отделяют путем фильтрации, например, через марлевый трехслойный фильтр, изготовленный из бинта марлевого медицинского стерильного (ГОСТ 1172-93 «Бинты марлевые медицинские. Технические условия»). После фильтрации водный экстракт остужают до температуры ниже 10°С и хранят, например, в бытовом холодильнике. Затем водный экстракт разливают и хранят в посуде из темного стекла с емкостью от 10 мл до 100 мл при температуре не более 10°С. Полученный водный экстракт разливают во флаконы и упаковывают.

Указанный технический результат достигается также за счет того, что в способе получения биологически активной добавки согласно изобретению по второму варианту используют тела пчел, которые замораживают в температурном интервале от (-10°С) до (-18°С) в течение не более 3 ч, измельчают в однородную массу, высушивают в потоке проходящего воздуха при температуре не более 45°С до влажности не более 15%, затем измельчают в порошок с размером частиц не более 0,5 мм в течение не более 1 мин, полученное сырье заливают 60-70%-ным водным раствором этилового спирта при следующем соотношении ингредиентов, в г на 100 г композиции:

51

тела пчел - 10,0-20,060-70%-ный водный раствор этилового спирта - остальное,смесь настаивают в течение не более 3 суток при температуре не менее

20°С, затем экстрагируют с помощью ультразвука в режиме кавитации в течение не более 90 мин при температуре не более 45°С, при этом экстракцию повторяют не менее 3 раз, причем каждую последующую экстракцию производят после настаивания смеси, затем экстракт отделяют путем фильтрации, охлаждают, разливают в емкости с последующей фасовкой готового продукта.

Повторную экстракцию осуществляют с интервалом не более 24 ч. Целесообразно охлаждение экстракта после фильтрации осуществлять до температуры не более 10°С.

Количество спирта для экстракции определяется эмпирическим путем: минимальная концентрация спиртового экстракта тел пчел составляет 10 г на массу спирта до 100 г, так как при меньшей концентрации получается слишком малое количество биологически активных веществ в экстракте; максимальная концентрация спиртового экстракта тел пчел составляет 20 г на массу спирта до 100 г, так как экстракт при более высокой концентрации трудно отделяется от массы тел пчел. В пределах указанных концентраций обеспечивается наибольший выход конечного продукта при наименьшей длительности процесса экстракции. При этом при концентрации спирта меньше 60% процесс экстракции неприемлемо удлиняется, а при концентрации спирта больше 70% уменьшается выход биологически активных веществ.

Выбор температуры замораживания исходного сырья в холодильной камере из интервала (-10°С) - (-18°С) в течение не более 3 ч позволяет лишить пчел подвижности и исключает кристаллизацию гемолимфы, которая возможна при температуре ниже -18°С в течение более 3 ч. Кроме того, продукт, в предложенном диапазоне температур, приобретает твердость, достаточную для его дальнейшего более качественного измельчения в однородную массу.

Высушивание измельченных в однородную массу тел пчел при температуре, не превышающей 45°С, в потоке проходящего теплого воздуха до влажности не более 15% позволяет получить сухую однородную массу, которую затем измельчают в порошок с размером частиц менее 0,5 мм для более качественной пропитки и растворения в спирте. Температура не более 45°С выбрана для предотвращения денатурации аминокислот, чтобы сохранить биологические свойства продукта.

Предпочтительно настаивание смеси проводят в течение не менее 3 суток при комнатной температуре не менее 20°С, т.е. в течение времени, требуемого для диффузии растворителя (60-70%-ного водного раствора этилового спирта) вглубь порошкообразного продукта, при этом происходит оседание более крупных частиц и расслоение смеси для дальнейшей более эффективной экстракции.

Время проведения экстракции с помощью ультразвука определяется опытным путем в зависимости от требуемой концентрации получаемого спиртового экстракта. Эксперимент показал, что экстракцию целесообразно

52

осуществлять в течение не более 90 мин, а затем дополнительно многократно повторять не менее 3 раз с интервалом между экстракциями не более 24 ч, в течение которого происходит настаивание смеси и дорастворение частиц смеси, которые не экстрагировались. Это приводит к качественной экстракции за счет более полного растворения непропитавшихся частиц смеси. Выбор температуры экстракции, не превышающей 45°С, обусловлен сохранением биологической активности белковых соединений исходного сырья и получением спиртового экстракта с повышенной концентрацией конечного продукта, так как в отличие от настаивания при предложенном способе получения спиртового экстракта биологически активные вещества выделяются из тел пчел в большем количестве и в малоизмененном виде. При этом в процессе экстрагирования осуществляют контроль температуры экстракта с помощью известных средств измерения.

В результате обработки ультразвуком в режиме кавитации за счет интенсивного взаимодействия экстрагента с экстрактантом с высокой частотой ультразвукового воздействия и кавитационного механизма взаимодействия происходит эффективный процесс экстрагирования. Такая обработка позволяет максимально вывести в экстракт внутриклеточные жидкости с содержащимися в них биологически активными веществами.

В результате отделения экстракта путем фильтрации и его охлаждения до температуры хранения не более 10°С в качестве конечного продукта получают экстракт в виде спиртовой настойки с более длительным сроком хранения [84].

Вопросы для самоконтроля:1. Обоснуйте использование пчел в целях получения БАД.2. Опишите способ переработки тел пчел в технологии получения БАД.

5.6 Разработка технологии комбинированного кисломолочного продукта для детей школьного возраста

Коррекши рациона человека в соответствии с научно - обоснованными требованиями теории сбалансированного, адекватного питания и с учетом физиологических особенностей организма является приоритетным направлением в решении проблемы обеспечения полноценными продуктами питания различных возрастных групп населения. При этом, в современных условиях жизни наличия неблагоприятных факторов, повышающих степень риска заболеваемости человека, значительное внимание уделяется созданию продуктов направленного действия, обладающих способностью стимулировать иммунную систему человека и применяемых для лечебно-профилактического питания детей школьного возраста.

Качественный аспект проблемы питания связан с дефицтом в рационе полноценного белка, поэтому необходима разработка новых видов белоксодержащих продуктов, обладающих высокой пищевой и биологической ценностью.

53

В последние годы в пищевом рационе населения всех индустриально развитых стран наблюдаются неблагоприятные тенденции к уменьшению в рационах доли ряда эссенциальных компонентов пищи. Повышенный интерес вызывает вопрос об обеспеченности организма жизненно необходимыми микроэлементами. К числу микроэлементов, дефицит которых выявляется наиболее часто, относится селен, играющий исключительно важную биологаческую роль в течении многих биохимических процессов в организме.

Для многих регионов Казахстана серьезную проблему представляет недостаточная обеспеченность населения эссенциальным микроэлементом – селеном. Его дефицит является одним из факторов риска возникновения злокачественных новообразований, заболеваний сердца, сосудов, болезней суставов и т.д. Обеспеченность селеном приобретает особое значение для людей, подвергшихся воздействию радиоактивного излучения.

Рациональное питание человека в любом возрасте, а в детском особенно, может быть достигнуто только при сочетании пищевых продуктов животного и растительного происхождения. В последние годы во многих странах мира ведутся исследования по созданию комбинированных продуктов на молочной основе с направленно заданным составом и свойствами. При этом, допускается частичная или полная замена молочной основы натуральными компонентами не молочного происхождения. К ним относятся пищевые волокна, фрукты, ягоды, травы, растительное масло, а также специально вносимые в продукты компоненты для улучшения их вкуса и консистенции.

Для обогащения комбинированного кисломолочного продукта в работе ис-пользовались растительные компоненты: мята перечная и шиповник коричный. Выбранные компоненть вводили в комбинированный кисломолочный продукт в виде экстрактов.

Общепринятыми являются экстракты лекарственных трав, полученные на водной основе. На данном этапе экспериментальной работы была изучена возможность применения неосветленной творожной сыворотки для экстрагирования мяты перечной и шиповника коричного.

Аргументом к использованию молочной сыворотки являются входящие в состав молочной сыворотки белки, углеводы, минеральные соли, витамины, а также присутствующие в ней антибиотические и другие полезные вещества, позволяющие считать ее биологически ценным молочньм сырьем. Молочная кислота, содержащаяся в сыворотке предупреждает возможное развитие нежелательной микрофлоры в экстракте. Для сравнения использовали водный экстракт этих же растительных ингредиентов.

За основу производства растительных экстрактов на сыворотке творожной неосветленной взята технология получения водных экстрактов. Время экстрагирования на сыворотке творожной неосветленной устанавливали по оптической плотности экстрактов. По результатам органолептнческон оценки и химическим показателям -титруемой кислотности и массовой доли влаги, установили рациональную дозу - 8 %, обеспечивающую минеральными веществами (Na, К, Са, Mg, Р, Fe), витаминами (В, РР, С), каротиноидами,

54

органическими кислотами и белками растительного происхождения, комбинированный кисломолочный продукт.

В результате проведенных исследований установили, что минеральную пищевую добавку "неоселен" необходимо вводить в комбинированный кисломолочный продукт на последней стадии обработки, т.е. при перемешивании с остальными компонентами и взбиванием, полученной смеси, что позволяет обеспечить в продукте профилактическую дозу селена -(20,00± 0,02) % для детей школьного возраста 7-12 лет.

Технологичесюгй процесс производства крема творожного "Онай" должен осушествляться с соблюдением всех санитарных норм и правил для предприятий промышленности, утвержденных в установленном порядке.

Крем творожный "Онай" производится по технологической схеме представленной на рисунке 6.

На крем творожный "Онай" разработана и утверждена техническая документация:

- технические условия ТУ 647 РК 511510934265 АО-Ч)3-99;- технологическая инструкция.Технология крема творожного "Онай" апробирована на фирме ТОО

"Эмиль" г. Усть – Каменогорска [85].

55

Рисунок 6- Технологическая схема производства крема творожного «Онай»

56

6 НОВЫЕ ТЕХНОЛОГИИ В ПОЛУЧЕНИИ БАД

6.1 Определение и цели инкапсулирования

Многочисленные исследования показывают, что значительная часть пробиотических клеток теряет свою активность вследствие гибели микроорганизмов при хранении продуктов, а также в процессе прохождения через ЖКТ. Причинами этого являются низкие значения рН, влияние соляной кислоты и пепсина желудочного сока [86, 87].

Выживаемость пробиотических культур зависит от различных факторов, включающих условия хранения, ферментации и др., и является индивидуальной характеристикой каждого отдельного штамма. В этой связи, отбирая штаммы с высокой степенью устойчивости к неблагоприятным факторам, можно увеличить степень «пробиотичности продукта».

Помимо селекции кислотоустойчивых штаммов, ученые пытались увеличить выживаемость клеток различными способами. Наиболее перспективным направлением для решения этой проблемы является использование частного случая процесса иммобилизации бактериальных клеток – микрокапсулирования. К технологии инкапсулирования проявляют все больший интерес в области биотехнологии, поскольку, помимо увеличения выживаемости пробиотических культур продуктах питания и в условиях ЖКТ, она способствует защите клеток от бактериофагов, повышению их выживаемости в процессе сушки и замораживания, стабильности показателей качества и увеличению срока годности продуктов. Кроме того, инкапсулированные культуры обеспечивают большую стабильность клеток и высокое продуцирование метаболитов с высокой скоростью агитации.

Инкапсулированные пробиотические продукты можно использовать как для обогащения, так и при производстве ферментированных молочных продуктов, таких как йогурт, сыр, сметана, замороженные молочные десерты, а также для получения биомассы стартовых культур.

Процесс микрокапсулирования микроорганизмов представляет собой создание полимерных систем в форме гидрогелевых матриц и микрокапсул с иммобилизованными микробными клетками. Микрокапсулы имеют плотную оболочку, выполняющую роль полупроницаемой мембраны, и внутреннее жидкое содержимое. Клетки микроорганизмов локализуются в матрице, формируемой внутри капсул, где они могут беспрепятственно размножаться [88].

Инкапсулирование – это физико-химический или механический процесс заключения мелких частиц вещества (твердого, жидкого или газообразного) в оболочку из пленкообразующего материала для получения частиц диаметром от нескольких нанометров до нескольких миллиметров [89, 90].

Изначально, инкпасулирование биологически активных веществ осуществлялось с целью повышения их эффективности, снижения токсичности или для их стабилизации и в основном - в фармацевтической промышленности и в производстве пестицидов [90]. Сегодня, инкапсулирование – это интенсивно

57

разрабатываемая технология, которая нашла широкое применение в различных отраслях промышленности и является хорошим примером использования микротехнологий в науке о пище и биотехнологии [91]. В пищевой промышленности инкапсулирование биоактивных компонентов используется для регулирования окислительно-восстановительных реакций, корректировании вкуса, цвета и запаха, увеличении срока годности и т.д. В настоящее время широкое распространение получило инкапсулирование молочнокислых бактерий, как заквасочных культур, так и пробиотиков, для защиты их в ЖКТ от кислых значений рН, что позволяет увеличивать получение новых технологий функциональных продуктов питания [92, 93].

К технологии инкапсулирования проявляют все больший интерес в области биотехнологии, поскольку, помимо увеличения выживаемости пробиотических культур в молочных продуктах и в условиях ЖКТ, она способствует защите клеток от бактериофагов, повышению их выживаемости в процессе сушки и замораживания, стабильности показателей качества и увеличению срока годности продуктов. Кроме того, инкапсулированные культуры обеспечивают большую стабильность клеток и высокое продуцирование метаболитов с высокой скоростью агитации.

Процесс микрокапсулирования микроорганизмов представляет собой создание полимерных систем в форме гидрогелевых матриц и микрокапсул с иммобилизованными микробными клетками. Микрокапсулы имеют плотную оболочку, выполняющую роль полупроницаемой мембраны, и внутреннее жидкое содержимое. Клетки микроорганизмов локализуются в матрице, формируемой внутри капсул, где они могут беспрепятственно размножаться [88].

Инкапсулирующее вещество должно быть безопасным и способным формировать барьер для защиты пробиотиков.

Существуют различные типы инкапсуляции – тип «резервуара» и тип матрицы. В первом случае, инкапсулирующий материал образует оболочку вокруг инкапсулируемого материала и, следовательно, может называться капсулой. В случае типы матрицы – активный агент диспергирован в несущем материале, но также может находиться и на поверхности инкапсулирующего вещества. Комбинирование этих двух методов дает возможность получить третий тип инкапсуляции – матрица, в которой активный агент покрыт пленкой [93].

Жизнеспособность инкапсулированных клеток пробиотиков зависит от физико-химических свойств капсул. Для ученых при проведении процесса инкапсулирования, важны следующие параметры – тип и концентрация покрывающего материала, размер частиц, первоначальное число клеток и штамм некоторых бактерий [89]. В случае инкапсулирования пробиотиков, задачей является не только защита клеток от неблагоприятных условий, но также возможность сохранить их в жизнеспособном состоянии и метаболической активности в кишечнике [94]. Полученные капсулы должны быть нерастворимы в воде и быть стабильными в пищевом продукте и в верхнем отделе желудочно-кишечного тракта, а также инкапсулирующий

58

Включение биоактивных компонентов

В жидкую матрицу (растворение, синтез, эмульгирование)

На твердую матрицу (агломерация, адсорбция)

Подготовка микрокапсул

ДиспергированиеЖидкости на воздухе Жидкости в жидкости Смешивание и измельчение1. Распылением2. Экструзией1. Эмульгированием

Стабилизация микрокапсул

Полимеризация Коацервация КристаллизацияГелизация Коалесценция Испарение

полимер должен способствовать постепенному высвобождению содержимого клетки во время кишечного переваривания [94, 95].

Технология инкапсулирования обычно включает три стадии. Первая стадия состоит из включения биоактивных компонентов в жидкую или твердую матрицу. В том случае, если основа является жидкостью, то включение будет происходить методом растворения или диспергирования в матрице, а если основа является твердым веществом, то введение будет проводиться методом агломерации или адсорбции.

На второй стадии, жидкая матрица диспергируется и раствор распыляется на твердую матрицу. Заключительный этап состоит в стабилизации путем химического (полимеризация), физико-химического (гелизация) или физического (испарение, кристаллизация, коалесценция) процессов [96].

На рисунке 7 представлена схема получения микрокапсул.

Рисунок 7 - Основная схема, описывающая этапы получения микрокапсул [97]

59

6.2 Материалы для инкапсулирования клеток пробиотиков

6.2.1 Альгинат

Альгинат – натуральный полисахарид, полученный из различных видов морских красных водорослей (лат. Phaeophyceae, ламинария японская (лат. Laminaria japonica Aresch)). Содержание альгиновой кислоты в ламинарии колеблется от 15 до 30%) и бактерий.

С химической точки зрения - это полисахарид природного происхождения, состоящий из остатков D-маннуроновых (M) и L-гулуроновой кислот (G). В виду присутствия карбоксильных групп в двух мономерах, альгинат в растворе представлен в виде полианиона. Соотношение галуроновых и мануроновых кислот в полимере связано с видом водоросли, из которой получен альгинат.

Рисунок 8 - Структурная формула альгината

При взаимодействии с ионами кальция происходит образование гидрогеля. В отличие от солей альгиновых кислот с моновалентными металлами (натрий Na+), соли альгиновых кислот с бивалентными металлами (кальций Са2+) плохо растворимы в воде из-за перекрестных связей, возникающих между полимерными молекулами альгиновых кислот. Если к альгинатному порошку добавить воды, то в раствор выходят соли альгиновой кислоты с натрием и сульфатом кальция. Эти соли диссоциируют на ионы натрия (Na+) и альгиновой кислоты с одной стороны и на ионы кальция (Са2+) и сульфатные ионы (SO4

2-) с другой. После диссоциации появляется возможность реакции альгиновой кислоты с освободившимися ионами кальция. В результате, отдельные цепочки альгиновых кислот (G) перекрестно связываются ионами кальция, что приводит к формированию эластичного геля и полимеризации массы («egg box structure»). Это свойство привело к широкому использованию альгинатов в качестве гелеобрзующих материалов в технике инкапсулирования. Альгинатные микрокапсулы могут быть использованы для инкапсулирования пробиотиков, защищая клетки от агрессивных условий желудочно-кишечного тракта [98, 99].

Альгинатные гидрогели широко используются в инкапсулировании клеток [97, 100] и альгинат кальция предпочтительнее для инкапсулирования

60

пробиотиков в виду его простоты использования, не токсичности, биосовместимости и низкой стоимости [97, 99, 101].

dРисунок 9- Схема сшивания двухвалентных металлов с альгинатом в виде

«Egg box» (а); схематическая диаграмма, показывающая цепи в модели «Egg box» (d) [99]

Данные свойства альгинатов были использованы для формирования микрокапсул с помощью процесса экструзии. Процесс экструзии предполагает продавливание раствора альгината определенной концентрации через формующее отверстие (наиболее используемое в технологии инкапсулирования пробиотиков – через отверстие иглы) в раствор хлорида кальция, катионы диффундируют внутрь альгинатной частицы и формируют гелевую альгинатную матрицу. Этот метод получил название «диффузионный метод» или метод «external gelation» [102].

«Гелеобразование In situ», или internal gelation, позволяет использовать нерастворимые в воде кальциевые соли, такие как CaCO3, которые смешиваются с раствором альгината. Ионы кальция, впоследствии, освобождаются из фазы альгината путем снижения рН растовра и/ или увеличения растворимости исходного кальция в результате формирования альгинатного геля [102].

61

Третий метод подразумевает использование раствора альгината с солями кальция при повышенной температуре (90°С), которая затем снижается посредством охлаждения. Применение в этом методе высоких значений температуры делает этот метод менее щадящим и не пригоден для термолабильных материалов [102].

Альгинатные гели, полученные с помощью методов external gelation и internal gelation различаются по таким характеристикам как прочность матрицы, упругость, размер пор и проницаемость [102].

Размер микрокапсул варьируется от десятков микрон, полученные с помощью технологии распыления, до миллиметра, когда используется экструзия через иглу [99].

Свойства альгинатов широко используются при инкапсулировании как эукариотических, так и прокариотических клеток [103-108]. Впервые использование альгината для инкапсулирования было освещено в 1980 году [109] и с тех пор, исследования ученых демонстрируют широкие возможности применения альгинатов в качестве энтеральных средств доставки благодаря их ацид-гелевым характеристикам при низкой рН константы кислотности pKa (3.3–3.5) [110].

Однако есть и недостатки использования альгината в технологии инкапсулирования:

1. Весьма затруднителен процесс масштабирования;2. Микрочастицы имеют пористую структуру, что является недостатком

при защите клеток;3. Альгинатные микрокапсулы чувствительны к кислой среде.Однако, эти недостатки могут быть компенсированы путем смешивания

альгинатов с другими полимерными соединениями, покрытия капсул пленкой, либо применения структурных модификаций альгината [111]. Например, широко используется смешивание альгината с крахмалом, что приводит к повышению эффективности инкапсуляции пробиотиков [97, 101].

Исследовательская группа под руководством В.В. Хуторянского (Великобритания) активно применяет альгинат в качестве инкапсулирующего вещества для пробиотиков. Ими были проведены эксперименты по инкапсулированию Bifidobacterium breve в альгинатную матрицу и покрытия капсул хитозаном. Целью данного исследования было сохранение жизнеспособности пробиотика Bifidobacterium breve при низких значения рН во время доставки в кишечник, посредством разработки метода многослойного альгинат-хитозан покрытия с использованием метода «слой за слоем» (layer-by-layer (LBL)). Результаты исследований показали хорошую защиту клеток пробиотика и высокий показатель выживаемости пробиотиков при рН 2 [112].

В Канаде было изучен эффект микроинкапсулирования Bifidobacterium longum 15708 в альгинат и проведена оценка жизнеспособности пробиотика с точки зрения его толерантности к замораживанию, хранения в замороженном состоянии, при производстве и хранении сыра Чеддер, а также в среде желудочно-кишечного тракта. В эксперименте использовалось два метода инкапсулирования – капельный метод экструзии и эмульсионный метод с

62

применением двух полимеров – нативного альгината и пальмитинового альгината. Результаты показали, что использование капельного метода экструзии для инкапсулирования обеспечивает большую жизнеспособность B. longum после 24 ч замораживания при температуре -80°С по сравнению с эмульсионным методом. Инкапсулированные пробиотики в оба полимера оказались более устойчивы в имитированной среде желудочно-кишечного тракта, чем свободные клетки [113].

Высокую жизнеспособность в среде желудочно-кишечного тракта демонстрирует пробиотик Lactobacillus plantarum инкапсулированный в небольшое количество альгината (2%), эффективность инкапсулирования составила 93% и жизнеспособность клеток была обеспечена в течение длительного времени [114].

Было показано положительное влияние инкапсулирования пробиотика Lactobacillus acidophilus ATCC 43121, используя альгинат кальция [115]. Выживаемость не инкапсулированных клеток в среде искусственного желудочного сока (рН 1,2 и 1,5) показало полное уничтожение клеток, в то время как инкапсулированные клетки характеризовались значительно более высокой устойчивостью к условиям искусственного желудочного сока и выживаемость клеток уменьшилась лишь в 3 lg. Также, инкапсулированные клетки характеризовались значительно высокой устойчивостью в среде искусственного кишечного сока и тепловой обработке, чем не инкапсулированные. Таким образом, было установлено, что инкапсулирование Lactobacillus acidophilus ATCC 43121 в альгинат эффективно защищает клетки пробиотика от теплового и кислотного влияния в процессе прохождения через систему желудочно-кишечного тракта и способствует доставке их в кишечник без какого-либо существенного воздействия неблагоприятных условий на их функциональность.

Известны работы по использованию в качестве матрицы для иммобилизации пробиотиков (B. longum) нативного альгината и О- palmitoylated (PA) альгината. В результате было установлено, что наиболее высокая эффективность инкапсуляции (67%) наблюдается при использовании 3% РА. Однако, применение этого альгината нисколько не повышает показатель выживаемости бактерий при сублимационной сушке. Использование О- palmitoylated (PA) альгината в качестве матрицы для инкапсулирования пробиотиков может потенциально улучшить показатель выживаемости бактерий в пищевых продуктах с низким рН и помочь доставить бактерии в кишечник хозяина в жизнеспособном состоянии. Сейчас проведение исследований в данной области является актуальным [116].

Использование альгината в качестве матрицы для иммобилизации пробиотиков в целях сохранения количества жизнеспособных клеток при прохождении через желудочно-кишечный тракт освещается во многих работах зарубежных ученых [117-120].

Канадскими учеными был разработан метод икнапсулирования пробиотика Bifidobacterium adolescentis 15703Т в желатиновые капсулы с использованием альгината в качестве покрывающего полимера. Этот новый

63

метод обеспечил значительный показатель выживаемости клеток (Р < 0.05) в среде желудочно-кишечного тракта благодаря тому, что покрытие альгинатом защищает желатиновые капсулы от пепсин-индуцированной деградации в среде искусственного желудочного сока (рН 2,0 в течение 2 ч) [121].

Широко используется альгинат в композиции с другими полимерами. Так, в Мексике учеными для микроинкапсулирования Lactobacillus helveticus и Lactobacillus delbrueckii spp lactis использовалась смесь альгината натрия (2 %) с низко ацилированной геллановой смолой (0,2 %) с использованием техники внутреннего гелеобразования через водно-масленую эмульсию. Исследования жизнеспособности пробиотиков в этой композиции будут еще исследованы [122], однако уже было показано положительное влияние на сохранение жизнеспособности пробиотиков при прохождении через ЖКТ.

Французскими учеными предложен метод инкапсулирования штаммов Lactobacillus plantarum в альгинат кальция и покрытия капсул сывороточными белками. В результате проведенных исследований было установлено, что в кишечной среде после воздействия желудочного сока выживают только пробиотики, инкапсулированные и покрытые сывороточными белками. Этим было показано, что сывороточные белки являются подходящим, дешевым и эффективным материалом для покрытия альгинатных капсул [123].

Положительное влияние покрытия альгинатных капсул было показано также в исследовании Xiao Yan Li и др. Lactobacillus casei ATCC 393 был инкапсулирован в альгинат методом экструзии, покрыт хитозаном и карбоксиметил хитозаном. Это повысило количество жизнеспособных клеток L. casei в сухом виде при хранении в течение 4 недель при 4°С. Результаты показали, что альгинат-хитозан-карбоксиметил хитозан микрокапсулы могут успешно защищать L. casei в неблагоприятных условиях ЖКТ и низкой температуры хранения и могут быть использованы в доставке пробиотических культур в качестве функциональных продуктов [124].

Таким образом, можно отметить, что использование альгината в качестве инкапсулирующего материала пробиотиков является популярным направлением. Помимо защиты микроорганизмов от неблагоприятных условий среды, использование альгината может способствовать большему контролю над бактериальным высвобождением.

6.2.2 Хитозан

Использование покрывающих микрокапсулы материалов – это популярное направление исследований в области инкапсулирования пробиотиков. Наряду с дополнительной защитой клеток, такие покрытия могут обладать другими полезными свойствами, например, контроль над высвобождением клеток пробиотиков. Самым популярным материалом, используемый для покрытия, является полисахарид хитозан.

Хитозан (рис. 9) – природный, линейный катионный полисахарид, содержащий как глюкозамин, так и N-ацетил глюкозамин остатки [99].

64

Рисунок 10 - Химическая структура хитозана

Основным источником хитозана является хитин. В естественном состоянии он находится в панцирях морских крабов, креветок, криля, омаров, лангустов, раков, а также в наружном скелете зоопланктона, включая кораллы и медуз. У таких насекомых, как бабочки и божьи коровки, хитин содержится в крылышках. Клеточные стенки дрожжей, грибов и разнообразных грибков также содержат это природное вещество.

По своей химической структуре хитозан относится к полисахаридам, мономером хитина является N-ацетил-1,4-b-D-глюкопиранозамин. Молекула хитозана содержит в себе большое количество свободных аминогрупп, что позволяет ему связывать ионы водорода и приобретать избыточный положительный заряд. Отсюда и идёт свойство хитозана, как хорошего катионита.

Это также объясняет способность хитозана связывать и прочно удерживать ионы различных металлов (в том числе и радиоактивных изотопов, а также токсичных элементов).

Хитозан плохо растворим в воде. Это связано с тем, что связи между молекулами хитозана более прочные, чем между молекулами хитозана и молекулами воды. При этом он довольно хорошо растворяется в растворах соляной и уксусной кислот. В растворах органических дву- и трикарбоновых кислот, например лимонной, щавелевой и янтарной, не растворяется, поскольку данные кислоты образуют межмолекулярные ионные сшивки между аминогрупами соседних цепей хитозана. Может удерживать в своей структуре растворитель, а также растворенные в нём вещества. В растворённом виде хитозан обладает большим сорбирующим эффектом, чем в нерастворенном.

Из-за эффекта молекулярного сита и гидрофобных взаимодействий, хитозан может связывать предельные углеводороды, жиры и жирорастворимые соединения.

Расщепить хитин и хитозан до N-ацетил-D-глюкозамина и D-глюкозамина можно под действием микробных ферментов таких как хитиназы и хитобиазы. Именно благодаря этому хитозан полностью биологически разрушим, но при этом не загрязняет окружающую среду.

65

Многие статьи освещают вопрос влияния покрытия хитозаном на жизнеспособность пробиотиков в искусственной среде желудочного тракта, описывая различные результаты. Несколько публикаций описывают значительный защитный эффект хитозанного покрытия [98]. В одной из них, Cook и др., показано, что покрытие альгинатных капсул хитозаном обеспечивает выживаемость пробиотиков на несколько порядков больше, чем без покрытия.

В исследовании [98] было показано, что многослойное покрытие капсул хитозаном повышает защитные свойства и может применяться для повышения выживаемости пробиотических клеток в очень кислых пищевых системах, таких как гранатовый сок.

Хитозан в чистом виде был использован для инкапсулирования катехинов и рутина. В этих исследованиях бы показано, что полимерные частицы замедлили или предотвратили выход биологически активных веществ в моделируемых условиях желудочно-кишечного тракта [86]. Однако эффективность использования хитозана для повышения жизнеспособности пробиотиков не является перспективным. Поэтому он широко используется в качестве покрывающего материала для увеличения стабильности и защиты стенок микрокапсул. Хитозан, положительно заряженный полиамин, образует полупроницаемую мембрану вокруг отрицательно заряженного полимера, такого как альгинат [86].

Однако, также есть сведения, что хитозан имеет несколько минусов, он оказывает ингибирующие эффект на молочнокислые бактерии [97]. Чтобы преодолеть проблемы сохранения жизнеспособности при использовании хитозана, некоторые исследователи использовали этот полимер при клеточной инкапсуляции в качестве покрывающего материала путем погружения альгинатных капсул в раствор хитозана (0,4%) с легким встряхиванием в течение 40 мин. При этом количество клеток в капсуле составляло от 108 до 1010

КОЕ/г.

6.2.3 Пектин в инкапсулировании пробиотиков

Пектиновые вещества, или пектины (от др. - греч. πηκτός — свернувшийся, замёрзший) — полисахариды, образованные остатками главным образом галактуроновой кислоты. Присутствуют во всех высших растениях, особенно во фруктах, и в некоторых водорослях. Пектины, являясь структурным элементом растительных тканей, способствуют поддержанию в них тургора, повышают засухоустойчивость растений, устойчивость овощей и фруктов при хранении. Используются в пищевой промышленности — в качестве структурообразователей (гелеобразователей), загустителей, а также в медицинской и фармацевтической промышленности — в качестве физиологически активных веществ с полезными для организма человека свойствами. В промышленных масштабах пектиновые вещества получают в основном из яблочных и цитрусовых выжимок, жома сахарной свёклы, корзинок подсолнечника.

66

Пектины практически не усваиваются пищеварительной системой человека, являются энтеросорбентами.

Рисунок 11 - Химическая структура пектина

Пектины являются хорошим материалом для адресной доставки биологически активных веществ. Они устойчивы к ферментативному перевариванию во рту и желудке, но разлагаются под действием ферментов микрофлоры кишечника, что делает их пригодными для доставки кислоточувствительных пищевых биокомпонентов (Sinha & Kumria, 2001) [125]. Однако применение пектина ограничено из-за его высокой растворимости в воде. В большинстве случаев он комбинируется с катионом или другим полимером, таким как хитозан, для формирования медленно деградирующего комплекса. Деградация пектина во многом зависит от ферментов микрофлоры желудочно-кишечного тракта, но скорость деградации может быть изменена с помощью химической модификации. Это свойство позволяет использовать пектин для конкретной доставки в разные части кишечника [126].

Пектины обычно классифицируются согласно их степени этерификации: низкий метоксил пектин (LM) имеет 25-50% метоксилирования; высокий метоксил пектин (HM) имеет 50-80% метоксилирования. LM пектины могут образовывать гели в присутсвии двухвалентных ионов кальция, в то время как HM пектины образуют гели в кислой среде с высоким содержанием сахаров.

Ряд исследований показывают, что пектин может быть использован для формирования наночастиц, подходящие для доставки биоактивных компонентов. Наносферы пектина были образованы в водной среде с использованием ионов Ca2 и CO3 или глутарового альдегида в качестве связывающих агентов. Потенциальным недостатком кальций-пектинового комплекса является его относительно пористая структура, что приводит к низкой эффективности улавливания и быстрому высвобождению включенных биокомпонентов, особенно гидрофильных, с низким молекулярным весом соединений [125].

В работе французских ученых для защиты B. bifidum в процессе сублимационной сушки для инкапсулирования была использована матрица альгинат/пектин. Было показано, что использование ассоциации криопротекторов в лиофилизированные капсулы существенно улучшает жизнеспособность B. bifidum [127].

67

Бразильскими учеными были проведены исследования по определению жизнеспособности нового штамма Lactobacillus plantarum BL011, инкапсулированного в альгинат и пектин, покрытые альгинатом или хитозаном, в условиях желудочно-кишечного тракта. Культивирование в среде с рН 7,0 показали отсутствие изменений в жизнеспособности клеток относительно контроля, в то время как в среде желудочного сока (рН 2,0 и ниже) обнаруживается значительное сокращение жизнеспособных клеток как свободных, так и инакпсулированных [128].

Было показано, что использование альгината и пектина для инкапсулирования L. plantarum and B. longum значительно повышает их жизнеспособность в гранатовом и клюквенном соке в течение 6 недель при хранении в холодильнике по сравнению с не инкапсулированными клетками. По результатам эксперимента было установлено, что правильная комбинация инкапсулирующего вещества и покрывающего полимера является очень важным, так как влияет на жизнеспособность клеток также как и физические свойства капсул. Результаты исследования показали, что комбинация пектин-желатин для инкапсулирования обеспечивает наибольшую защиту клеток в соках, однако капсулы становятся очень мягкими, особенно после 6 недель, по сравнению с альгинатными капсулами [129].

Wan-Ping Voo (Малайзия) было проведено сравнительное исследование трех систем для инкапсулирования: кальций – альгинат, кальций – пектинат и кальций – альгинат/пектинат. В результате было показано, что пектиновые капсулы являются более прочными, чем альгинатные, и их прочность была улучшена посредством покрытия хитозаном. Однако, при сопоставлении концентрация клеток в капсуле пектина и альгината было выявлено, что в пектиновые капсулы дают более низкие концентрации клеток при выращивании на питательной среде. Учеными было сделано заключение о возможности применения пектина для инкапсулирования пробиотических клеток благодаря их стабильности и создания благоприятной микросреды для роста клеток [130].

Также проводятся работы по использованию пектина в сочетании с другими полимерами. Так, в Мексике проводились исследования по инкапсулированию Lactobacillus casei в системы альгинат натрия (А), амидированный низко метоксилированный пектин (Р) и в смесь А и Р (в концентрации 1:2, 1:4, 1:6) с использованием метода экструзии. В результате было установлено, что капсулы, образованные системой А-Р в концентрации 1:4 и 1:6 обеспечивают значительно лучшие защитные свойства клеток пробиотиков в условиях искусственного желудочно-кишечного тракта [131].

Интересны работы также по использованию различных покрывающих материалов пектиновых капсул. Бразильскими учеными [132] были проведены исследования по оценке выживаемости пробиотика Lactobacillus acidophilus La5, инкапсулированных в пектин и покрытых дополнительно сывороточными белками в условиях искусственного желудочно-кишечного тракта. Было показано, что микроинкапсулирование оказало большой защитный эффект Lactobacillus acidophilus La5 по сравнению со свободными клетками, однако,

68

покрытие микрочастиц сывороточными белками не представляли дополнительной защиты пробиотиков при воздействии условий искусственного желудочно-кишечного тракта.

Таким образом, использование пектина в инкапсулировании пробиотиков является актуальным и его сочетание с другими полимерами может значительно способствовать повышению выживаемости клеток пробиотиков в агрессивных условиях желудочно-кишечного тракта.

6.2.4 Другие полимеры в инкапсулировании пробиотиков

В практике инкапсулирования пробиотиков исследуются возможности использования также и других полимеров. Широко используются такие материалы, как геллановая и ксантановая смолы, κ – Каррагинан, целлюлозы ацетат фталат, крахмал и т.д. Результаты использования некоторых этих материалов в технике инкапсулирования, будут освещены ниже.

Геллановая смола и ксантановая смолы

Геллановая смола – полисахарид, полученный микробиологическим путем из Pseudomonas elodea, состоящий из повторяющихся мономеров глюкозы, глюкороновой кислоты, глюкозы и рамнозы. При охлаждении геллановой смолы можно вызвать термообратимое гелеобразование, при этом температура гелеобразования будет зависеть от концентрации полимера, ионной силы и типа противоионов. Хотя геллановая смола способна образовывать капсулы, она не используется для микроинкапсулирования, так как недостатком является высокая температура гелеобразования (80-90°C в течение примерно 1 ч), что приводит к тепловой травме пробиотических клеток [111].

Ксантан – это микробный полисахарид, полученный из Xanthomonas campestris. Молекула ксантановой камеди имеет сложную структуру – главная цепь полимера идентична строению целлюлозы (1-4–β-гликопираноза). В структуру ответвлений – трисахаридных цепей, входят глюкоза, манноза и глюкуроновая кислота, ацетильные и пировинограднокислые (пируватные) группы. Количество последних определяет вязкость водных растворов с ксантаном. Растворим в воде [111].

Химические структуры геллановой смолы и ксантана показаны на рисунке 12.

69

Химическая структура ксантана

Химическая структура геллановой смолы

Рисунок 12 - Химическая структура ксантана и геллановой смолы

Геллановая смола была успешно использована для микроинкапсулирования термочувствительных пробиотиков, таких как B. longum ATCC 15707 [133]. Гелеобразование происходит из-за химического гелеобразования, вызванное такими катионами как натрий, калий, кальций и магний, которые способствуют образованию двойных спиралей, образуя трехмерные сети. Ацильные группы оказывают влияние на структуру геллановых гелей. Геллановая смола, содержащая высокие ацильные группы образует мягкий и эластичный гель, в то время как низкие ацильные группы образуют твердый гель.

Из-за снижения устойчивости альгината к кислой среде, многие исследователи для микроинкапсулирования пробиотиков, таких как B. infantis и B.lactis, использовали смесь ксантановой и геллановой смол с использованием химических методов с оптимальным соотношением ксантана к геллану 1:0,75. Для гелеобразования данной смеси использовали ионы кальция. Аналогичные результаты были получены в исследованиях McMaster et al. (2005) [134].

70

κ – Каррагинан

κ – Каррагинан - относится к семейству сульфатных полисахаридов, полученный из красных морских водорослей Rhodophycae. Все каррагинаны — высокомолекулярные полисахариды, составленные из повторений субъединиц галактозы и 3,6-ангидрогалактозы (3,6-AG), как сульфированных, так и несульфированных. Субъединицы соединены чередующимися альфа 1-3 и бета 1-4 гликозидными связями. Каррагинан сложно растворить при комнатной температуре, поэтому при использовании высоких концентраций (2-5%) необходима высокая температура (60-90°C). Гелеобразование каррагинана также зависит от температуры. Охлаждение раствора каррагинана после смешивания с культурой пробиотика с 40-45°C до комнатной температуры вызывает гелеобразование κ-каррагинана. Добавление моновалентных ионов, таких как калий (KCl), также приводит к образованию капсул при инкапсулировании [134].

Рисунок 13 - Структурная формула κ-каррагинана [113]

Тем не менее, в некоторых работах сообщалось об ингибирующем действии хлористого калия на некоторые молочнокислые бактерии, такие как Streptococcus salivarius ssp. thermophilus и L. delbrueckii ssp. Bulgaricus. Эта проблема была решена сочетанием κ-каррагинана и компонента акции в соотношении 1:2, обеспечивая высокую прочность геля. Данная смесь повышает устойчивость этих пробиотиков из-за меньшего влияния молочной кислоты, получаемой при брожении.

Также, эта смесь была использована для инкапсуляции пробиотиков, таких как бифидобактерии. Однако, для гелеобразования этой смеси необходимы ионы кальция, которые могут повлиять на жизнеспособность некоторых пробиотиков, таких как бифидобактерии [134].

Food and Agriculture Organization of the United Nations [135], на основании имеющихся данных, не рекомендуют использовать каррагинан-содержащие продукты в питании для младенцев, поскольку опыты на крысах, морских свинках и обезьянах показали, что использование полигинана (частично

71

распавшаяся молекула каррагинана) ассоциировано с язвами и раком желудочно-кишечного тракта, причём у морских свинок употребление каррагинана ассоциировано с язвами желудочно-кишечного тракта, а у крыс — с раком желудочно-кишечного тракта. Употребление каррагинана может также быть причиной воспалительных заболеваний кишечника [136].

Целлюлозы ацетат фталат

Целлюлозы ацетат фталат (САР) или целлацефат, широко используемый полимер в фармацевтике. Это полимер целлюлозы, где около половины гидроксильных групп этерифицированы с ацетилом, четверть этерифицирована с одним или двумя карбоксильными группами из ортофталевой кислоты, а оставшиеся неизменны (рис. 14). Использование этого соединения для образования капсул при микрокапсулировании зависит от его растворимости в растворителе полимера или в жидкости для отвердевания, особенно в присутствии углеводов, таких как крахмал. Также, САР может быть использован в качестве вспомогательного материала при использовании распылительной сушки.

Целлюлоза ацетат фталат устойчив к кислым значениям рН желудочного сока, и наоборот, легко растворяется в среде при рН> 6 в связи с отрицательным зарядом. Rao et al. (1989) успешно микроинкапсулировали B. pseudolongum в целлюлозу ацетат фталат с помощью метода эмульсии. Данный метод продемонстрировал высокую жизнеспособность микроорганизма после прохождения через агрессивные условия желудочно-кишечного тракта (109

КОЕ мл-1).Favaro-Trindale и Grosso (2002) также оценивали выживаемость B. lactis

(Bb-12) и L. acidophilus (La-05), инкапсулированных в целлюлозы ацетат фталат методом распылительной сушки, в кислой среде желудочного сока и в условиях высокой концентрации желчных солей. Было установлено, что эти микроорганизмы хорошо защищены от воздействия этих факторов. После 2 часов инкубации было определено снижение жизнеспособных клеток в 1 lg и быстрое их высвобождение при рН кишечного сока [134].

Рисунок 14 - Химическая структура целлюлозы ацетат фталат [134]

72

Крахмал

Крахмал – это полисахарид, мономером которого является глюкоза, соединенная друг с другом гликозидными связями. Крахмал состоит в основном из амилозы, состоящей из линейных или слаборазветвленных цепочек молекул глюкозы, соединенных связями как между 1-м и 4-м, так и 1-м и 6-м углеродными атомами [137].

Рисунок 15 - Химическая структура крахмала (амилозы)

Связи устойчивы к воздействию панкреатической α – амилазы, но разлагаются под действием ферментов кишечной микрофлоры. Способы, с помощью которых можно предотвратить деградацию крахмала были изучены во многих работах. Крахмал можно сделать быть более устойчивым путем этерификации, эстерификации или ацидификации.

Резистентный (неперевариваемый) крахмал – это крахмал, который не расщепляется панкреатическим ферментом (амилазы) в тонкой кишке, однако может перевариваться в толстой кишке. Это специфическое свойство обеспечивает возможность доставки и высвобождения бактериальных клеток в кишечнике. Кроме того, благодаря его пребиотическим свойствам, резистентный крахмал используется пробиотиками в толстой кишке [137]. Также, резистентный крахмал является идеальной поверхностью для адгезии пробиотиков к гранулам крахмала, что, в свою очередь, позволяет доставить пробиотики в жизнеспособном и метаболически активном состоянии в кишечник [138, 139].

Благодаря своей низкой цене, относительной простоты в использовании и широкого применения, ведутся исследования по применению крахмала в качестве инкапсулирующего вещества для широкого спектра биологически активных компонентов. Ацетилированный, гидроксипропилированный и карбоксиметилированный крахмал уже широко применяется для адресной доставки пробиотиков в кишечник [126].

Наночастицы крахмала были использованы для инкапсулирования инсулина (Jain, Khar, Ahmed, & Diwan, 2008), семян льна (Gokmen et al., 2011), ненасыщенных жирных кислот (Lesmes, Cohen, Shener, & Shimoni, 2009; Zabar, Lesmes, Katz, Shimoni, & Bianco- Peled, 2009) и ароматизаторов (Itthisoponkul, Mitchell, Taylor, & Farhat, 2007). Природный крахмал преимущественно

73

гидрофильный, что ограничивает его применение для инкапсулирования гидрофобных пищевых биокомпонентов. Чтобы преодолеть этот недостаток, были разработаны гидрофобные производные крахмала.

Для инкапсулирования и доставки липофильных фармацевтических агентов были разработаны наночастицы диальдегид крахмала (Yu, Xiao, Tong, Chen, & Liu, 2007) и пропил крахмала (Jain et al., 2011; Santander- Ortega et al., 2010) [125].

Mattila-Sandholm et al. (2002) сообщают об инкапсулировании молочнокислых бактерий в крахмал с последующей сублимационной сушкой, что обеспечивает выживаемость пробиотиков в течение 6 месяцев при комнатной температуре и не менее 18 месяцев в замороженном состоянии. Крахмал также может использоваться в соединении с альгинатом. Инкапсулирование L. acidophilus в смесь альгинат/крахмал позволяет сохранить жизнеспособность микроорганизма и его ферментативную активность (Jankowski et al., 1997). Мембраны капсулы способствуют достаточной диффузии питательных веществ и метаболитов для поддержания роста инкапсулированных клеток. Talwalkar и Kailasapathy (2003) использовали смесь альгината и крахмала для образования капсул L. acidophilus и B. lactis методом экструзии. Инкапсулированные клетки были хорошо защищены от воздействия кислорода благодаря ограничению диффузии кислорода через гель [134].

Вопросы для самоконтроля:1. Для чего применяется процесс инкапсулирования пробиотиков?2. Приведите основную схему, описывающую этапы получения

микрокапсул.3. Охарактеризуйте альгинат как материал для инкапсулирования

пробиотиков.4. Возможности использования хитозана для инкапсулирования

пробиотиков.5. Опишите варианты использования пектина как материала для

инкапсулирования.6. Какие другие полимеры используются в технологии инкапсулирования?

6.2.5 Инкапсулирование пробиотика Lactobacillus casei в пектинат кальция и исследование степени выживаемости в условиях, имитирующих

желудочно-кишечный тракт

В пocлeдниe гoды увeличивaeтcя интepec к изучeнию poли мoлoчнoкиcлых бaктepий – пpoбиoтикoв в пoддepжaнии здopoвья чeлoвeкa. В нacтoящee вpeмя, мoлoчнaя пpoмышлeннocть иcпoльзуeт мoлoчнoкиcлыe бaктepии нe тoлькo кaк ocнoвнoй кoмпoнeнт в пpoизвoдcтвe фepмeнтиpoвaнных мoлoчных пpoдуктoв, нo и кaк aктивный ингpeдиeнт в пoлучeнии, тaк нaзывaeмых, «функциoнaльных пpoдуктoв», тaких кaк йoгуpт и киcлoмoлoчныe пpoдукты, кoтopыe oкaзывaют пpoбиoтичecкий эффeкт нa opгaнизм чeлoвeкa и

74

пpeднaзнaчeны для peшeния пpoблeм жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa (нeпepeнocимocть лaктoзы, зaпopы и дp.). В пocлeдниe гoды былo дoкaзaнo, чтo мoлoчнoкиcлыe бaктepии – пpoбиoтики пoдaвляют paзвитиe гнилocтных пaтoгeнных микpoopгaнизмoв и вoзбудитeлeй ocтpых кишeчных инфeкций, cтимулиpуют иммунную cиcтeмуи cнижaют pиcк вoзникнoвeния paкa тoлcтoй кишки.

Микpoopгaнизмы – пpoбиoтики, иcпoльзуeмыe в пpoизвoдcтвe мoлoчных пpoдуктoв, пpинaдлeжaт, глaвным oбpaзoм, к двум ocнoвным poдaм – Lactobacillus (Lactobacillus rhamnosus, L. acidophilus, L. casei, L. gasseri и дp.) и Bifidobacterium (Bifidobacterium longum, B. breve, B. infantis, B. bifidum, B. adolescentis, B. animalis и дp.). Для дocтижeния пpoбиoтичecкoгo эффeктa, эти микpoopгaнизмы дoлжны coхpaнять cтaбильнocть и выcoкую cтeпeнь жизнecпocoбнocти в жeлудoчнo-кишeчнoм тpaктe (ЖКТ) чeлoвeкa. Нeкoтopыe aвтopы oтмeчaют, чтo кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк – пpoбиoтикoв нaпpимep, в йoгуpтe, дoлжнo cocтaвлять нe мeнee 107 КOE нa гpaмм пpoдуктa. Coглacнo пocлeдним pукoвoдcтвaм ФAO/ВOЗ, пpoбиoтичecкиe микpoopгaнизмы, иcпoльзуeмыe в пищeвых пpoдуктaх, дoлжны быть жизнecпocoбными пpи пpoхoждeнии чepeз ЖКТ, т.e. oни дoлжны быть cпocoбными пpoтивocтoять вoздeйcтвию жeлудoчнoгo coкa и жeлчных киcлoт. Oднaкo, имeeтcя бoльшoe кoличecтвo иccлeдoвaний, кoтopыe пoкaзывaют, чтo микpoopгaнизмы-пpoбиoтики тepяют cвoю жизнecпocoбнocть в тeчeниe хpaнeния пpoдуктa пpи низких тeмпepaтуpaх, a тaкжe пpи пpoхoждeнии чepeз вepхнюю чacть жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa пoтpeбитeлeй.

Глaвными фaктopaми в ЖКТ чeлoвeкa, кoтopыe влияют нa выживaeмocть пpoбиoтикoв пpeждe, чeм oни дocтигнут кишeчник, являютcя киcлaя pН в жeлудкe и жeлчь в двeнaдцaтипepcтнoй кишкe. Для тoгo, чтoбы oцeнить cтeпeнь выживaния мoлoчнoкиcлых бaктepий пpи низких знaчeниях pН, иccлeдoвaтeли иcпoльзуют cиcтeму in vitro (имитиpoвaнный ЖКТ). В peзультaтe этих иccлeдoвaний, былo уcтaнoвлeнo, чтo cтeпeнь выживaния микpoopгaнизмoв – пpoбиoтикoв poдa Lactobacillus в киcлых уcлoвиях вapьиpуeт cpeди видoв и штaммoв. Тaк, Corcoran B. M. и дp., в cвoих экcпepимeнтaх cpaвнивaли пять штaммoв poдa Lactobacillus, культивиpуя бaктepии в иcкуccтвeннoм жeлудoчнoм coкe пpи pН 2,0 в тeчeниe 90 мин. Былo уcтaнoвлeнo, чтo L. rhamnosus GG oблaдaeт лучшими пoкaзaтeлями выживaeмocти пpи pН 2,0 в тeчeниe 90 мин культивиpoвaния, кoнцeнтpaция жe L. paracasei NFBC 338 cнизилacь дo 0 жизнecпocoбных клeтoк чepeз 30 мин культивиpoвaния пpи дaннoм знaчeнии pН. В тo вpeмя кaк L. rhamnosus GG пoкaзaли хopoшую выживaeмocть в этoй cиcтeмe, кoнцeнтpaция втopoгo штaммa L. rhamnosus -штaмм E800, cнизилacь нa 6,62 lg10 КOE мл-1 в тeчeниe 90 мин культивиpoвaния. Cнижeниe чиcлa жизнecпocoбных клeтoк пpoбитикa poдa Lactobacillus oтмeчaют в cвoeй paбoтe и мeкcикaнcкиe учeныe. Oни иccлeдoвaли cтeпeнь выживaeмocти Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus в уcлoвиях имитиpующих пищeвapeниe чeлoвeкa (pН иcкуccтвeннoгo жeлудoчнoгo coкa – 2,0; вpeмя культивиpoвaния 90 мин, тeмпepaтуpa культивиpoвaния - 37°C). В peзультaтe былo уcтaнoвлeнo, чтo киcлыe знaчeния pН тaкжe знaчитeльнo

75

cнижaют кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк Lactobacillus delbrueckii subsp. Bulgaricus и к кoнцу 90 мин культивиpoвaния кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк cocтaвилo 28%.

В цeлoм, вce эти иccлeдoвaния пoкaзывaют, чтo кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк пpoбиoтикoв poдa Lactobacillus знaчитeльнo cнижaeтcя в тeчeниe 90 мин культивиpoвaния в cpeдe иcкуccтвeннoгo жeлудoчнoгo coкa (pН 2,0); выживaeмocть видoв Lactobacillus oтличaeтcя и эти paзличия тaкжe oчeвидны и мeжду штaммaми oднoгo видa. Тaким oбpaзoм, мoжнo cдeлaть вывoд, чтo в peaльных уcлoвиях в oтдeл тoлcтoгo кишeчникa бoльнoгo, к пpимepу, диcбaктepиoзoм, пocтупaeт cнижeннoe кoличecтвo пpoбиoтичecких микpoopгaнизмoв, кoтopoe нeдocтaтoчнo для пoлучeния лeчeбнoгo эффeкт. Извecтнo, чтo киcлoтнocть жeлудoчнoгo coкa в жeлудкe в нopмe cocтaвляeт 1,0-2,5 пo шкaлe вoдopoднoгo пoкaзaтeля (pН) пpи гoлoднoм жeлудкe, и oт 1,0 - 5,0 пpи cытoм жeлудкe. Тaкжe, в шиpoкoм диaпaзoнe вapьиpуeтcя и вpeмя пpeбывaния пищи в жeлудкe и cocтaвляeт, пo нeкoтopым дaнным, oт 5 мин дo 2 чacoв. Для уcтaнoвлeния cтeпeни выживaeмocти клeтoк пpoбиoтикoв в киcлoй cpeдe сотрудниками кафедры «Стандартизация и биотехнология» Государственного университета имени Шакарима города Семей пpoвeдeны иccлeдoвaния жизнecпocoбнocти L. casei в иcкуccтвeннoй cpeдe жeлудoчнoгo coкa пpи pН 2,0. Вpeмя культивиpoвaния cocтaвилo 2 ч, тeмпepaтуpa культивиpoвaния - 37°C. Peзультaты пpeдcтaвлeны нa pиcункe 16.

Pиcунoк 16 - Жизнecпocoбнocть клeтoк Lactobacillus casei в тeчeниe 2 чacoв культивиpoвaния в cpeдe иcкуccтвeннoгo жeлудoчнoгo coкa (pН 2,0)

В peзультaтe тpeхкpaтнoгo пpoвeдeния экcпepимeнтa былo уcтaнoвлeнo, чтo пocлe 60 минут выдepжки в cpeдe иcкуccтвeннoгo жeлудoчнoгo coкa жизнecпocoбнocть пpoбиoтикoв пoнижaeтcя нa 1 lg, a в тeчeниe 120 мин и

76

бoльшe, нaблюдaeтcя умeньшeниe в кoличecтвe жизнecпocoбных клeтoк в 5 lg. Oкoнчaтeльный пoкaзaтeль выживaeмocти клeтoк L. casei cocтaвил 105 КOE/мл, тeм caмым укaзывaя, чтo дaнный пpoбиoтик чувcтвитeлeн к киcлoй cpeдe.

Дaнныe иccлeдoвaния пoкaзывaют, чтo для coхpaнeния aктивнocти pocтa L. casei в жeлудoчнo-кишeчнoм тpaктe нeoбхoдимo иcпoльзoвaть пpoцecc инкaпcулиpoвaния. Инкaпcулиpoвaниe L. casei oбecпeчит зaщиту лaктoбaцилл oт дeйcтвия жeлудoчнoгo coкa и, тeм caмым, пoзвoлит жизнecпocoбным клeткaм пpoбиoтикoв дocтичь нижних oтдeлoв кишeчникa, гдe oни cмoгут oбecпeчить уcпeшнoe лeчeбнoe вoздeйcтвиe.

Пpи пpoвeдeнии пpoцecca инкaпcулиpoвaния пpoбиoтикoв, вaжными фaктopaми являютcя:

1. Иcпoльзуeмый биoпoлимep, eгo кoнцeнтpaция.2. Диaмeтp, мopфoлoгия и мeхaничecкиe cвoйcтвa пoлучeнных кaпcул.3. Мeтoд инкaпcулиpoвaния.Был пpoвeдeн пpoцecc инкaпcулиpoвaния пpoбиoтикa Lactobacillus casei c

иcпoльзoвaниeм 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa c цeлью oпpeдeлeния кoличecтвa жизнecпocoбных клeтoк внутpи мaтpицы. Микpoбиoлoгичecкиe иccлeдoвaния пpoвoдили в cлeдующих oбpaзцaх:

- кoнтpoль – cвoбoдныe клeтки Lactobacillus casei;- инкaпcулиpoвaнныe клeтки Lactobacillus casei в 3% aмидиpoвaнный

пeктин.Peзультaты пpивeдeны в тaблицe 5.

Тaблицa 5 – Кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк Lactobacillus casei в мaтpицe 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa

Вapиaнт Кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк, КOE/мл

Cвoбoдныe клeтки 9,89Инкaпcулиpoвaнныe клeтки в 3% aмидиpoвaнный пeктин

9,63

В peзультaтe пpoвeдeннoгo экcпepимeнтa былo уcтaнoвлeнo, чтo иcпoльзoвaниe 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa для инкaпcулиpoвaния Lactobacillus casei пoнижaeт кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк нa 0,3 lg КOE/мл, чтo мoжeт быть oбъяcнeнo влияниeм pядa фaктopoв, тaких кaк длитeльнocть пpoцecca инкaпcулиpoвaния, пpoцecca пoдгoтoвки культуpы к инкaпcулиpoвaнию.

Aнaлизиpуя дaнныe тaблицы, мoжнo cдeлaть вывoд, чтo пpoцecc инкaпcулиpoвaния нeзнaчитeльнo cнижaeт cтeпeнь жизнecпocoбных клeтoк, cтeпeнь кoнцeнтpиpoвaния клeтoк пpoбиoтикoв в иccлeдуeмыe мaтpицы нaхoдитcя в пepeдeлaх peкoмeндуeмoй дoзы ФAO/ВOЗ, и, cлeдoвaтeльнo, пoлoжитeльнo хapaктepизуeт инкaпcулиpoвaнaиe кaк мeтoд зaщиты пpoбиoтикoв в нeблaгoпpиятных уcлoвиях.

77

Былa изучeнa cпocoбнocть 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa зaщищaть клeтки пpoбиoтикoв Lactobacillus casei в aгpeccивных уcлoвиях жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa. В кaчecтвe жeлудoчнoгo coкa иcпoльзoвaлacь мoдeльнaя cpeдa c pН 2,0. Вpeмя инкубиpoвaния cocтaвилo 2 ч пpи тeмпepaтуpe 37°C. Пpoбa oтбиpaлacь чepeз 0, 60, 120 мин. Пpи дaнных уcлoвиях кaпcулы ocтaвaлиcь cтaбильными, coхpaняя cфepичecкую фopму в тeчeниe вceгo пepиoдa экcпoзиции. Peзультaты иccлeдoвaний пpивeдeны в тaблицe 6.

Тaблицa 6 – Кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк пpoбиoтикa Lactobacillus casei в мaтpицe 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa пpи инкубиpoвaнии в мoдeльнoй cpeдe жeлудкa (pН 2,0)

Вpeмя инкубиpoвaния в cpeдe pН 2,0, мин

Кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк, lg КOE/мл

0 мин 9,2960 мин 6,77120 мин <4

Был сделан вывoд, чтo кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк, инкaпcулиpoвaнных в вoднoм pacтвope 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa, в уcлoвиях низких знaчeний pН в тeчeниe 60 мин умeньшилocь дo 6,77 lg (КOE/мл), a пocлe 120 мин инкубиpoвaния cocтaвилo мeнee 4 lg. Этo гoвopит o тoм, чтo дaннaя cиcтeмa нeзнaчитeльнo зaщищaeт клeтки пpoбиoтикoв в aгpeccивных уcлoвиях, и, cooтвeтcтвeннo, тpeбуeт пpимeнeния дoпoлнитeльнoгo мaтepиaлa.

В кaчecтвe дoпoлнитeльнoгo зaщищaющeгo мaтepиaлa в пpaктикe инкaпcулиpoвaния шиpoкo иcпoльзуeтcя хитoзaн. Былo уcтaнoвлeнo, чтo иcпoльзoвaниe хитoзaнa пpивoдит к укpeплeнию кaпcул, a тaкжe улучшaeт кaчecтвo и cтaбильнocть кaпcул. Этo мoжнo oбъяcнить пoявлeниeм oбoлoчки пoлиэлeктpoлитнoгo кoмплeкca нa пoвepхнocти кaпcул и вoзмoжным дaльнeйшим pacпpocтpaнeниeм peaкции мeжду мaкpoмoлeкулaми пoлиэлeктpoлитoв в глубь ядpa. Дaннoe cвoйcтвo пoзвoлит кaпcулaм нe paзpушaтьcя, coпpoтивлятьcя бoльшoй нaгpузкe, выдepживaть мeхaничecкиe вoздeйcтвия, вoзникaющиe пpи пoлучeнии мoлoчных пpoдуктoв и ocтaвaтьcя в нeизмeннoм видe. Хитoзaн oбpaзуeт плoтную oбoлoчку вoкpуг мaтpицы и тoлщинa пoкpытия может cocтaвлять в cpeднeм 0,28±0,01 10-3м.

Для oпpeдeлeния эффeктивнocти пpимeнeния хитoзaнa кaк дoпoлнитeльнoгo мaтepиaлa для инкaпcулиpoвaния, пpoвeдeны экcпepимeнты пo oпpeдeлeнию кoличecтвa жизнecпocoбных клeтoк пpoбиoтикoв в cиcтeмe 3% aмидиpoвaнный пeктин, a тaкжe кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк пpoбиoтикoв в cиcтeмe 3% aмидиpoвaнный пeктин – хитoзaн. Peзультaты пpeдcтaвлeны нa pиcункe 17.

78

a) b) c)3.00E+09

4.00E+09

5.00E+09

6.00E+09

7.00E+09

8.00E+09К

олич

ест

во

жиз

несп

осо

бны

х кл

еток

(К

ОЕ/

мл)

a) cвoбoдныe клeтки; b) инкaпcулиpoвaнныe клeтки в 3% aмидиpoвaнный пeктин; c) инкaпcулиpoвaнныe клeтки в 3% aмидиpoвaнный пeктин c

пoкpытиeм хитoзaнoм.

Pиcунoк 17– Жизнecпocoбнocть Lactobacillus casei в пpoцecce инкaпcулиpoвaния:

Былo уcтaнoвлeнo, чтo пpи пpoвeдeнии пpoцecca пoкpытия кaпcул хитoзaнoм, нe пpoиcхoдит знaчитeльнoй пoтepи кoличecтвa жизнecпocoбных клeтoк. Этo нaблюдaлocь, cpaвнивaя кaпcулы c кaпcулaми пeктин-хитoзaн – пpимeнeниe cиcтeмы пeктин cнижaeт кoличecтвo клeтoк c 7,83х109 (cвoбoдныe клeтки) дo 4,25х109 (инкaпcулиpoвaнныe в пeктин), и c 4,25х109

(инкaпcулиpoвaнныe в пeктин) дo 3,66х109 (инкaпcулиpoвaнныe в пeктин и пoкpытыe хитoзaнoм). Нecмoтpя нa тo, чтo хитoзaн oблaдaeт пpoтивoмикpoбными cвoйcтвaми, oн нe пpoникaл внутpь кaпcулы, чтo мoжнo нaблюдaть нa pиcункe c дaнными флуopecцeнтнoй микpocкoпии.

Cлeдуeт oтмeтить, чтo, нecмoтpя нa пoнижeниe чиcлa жизнecпocoбных клeтoк, их кoличecтвo ocтaeтcя в диaпaзoнe 109, чтo cooтвeтcтвуeт peкoмeндуeмым нopмaм ФAO/ВOЗ.

Былa изучeнa cпocoбнocть cиcтeмы 3% aмидиpoвaнный пeктин и cиcтeмы 3% aмидиpoвaнный пeктин-хитoзaн зaщищaть клeтки пpoбиoтикoв Lactobacillus casei в aгpeccивных уcлoвиях жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa. В кaчecтвe жeлудoчнoгo coкa иcпoльзoвaлacь мoдeльнaя cpeдa c pН 2,0. Вpeмя инкубиpoвaния cocтaвилo 2 ч. Пpoбa oтбиpaлacь чepeз 60, 120 мин. Peзультaты иccлeдoвaний пpивeдeны нa pиcункe 18.

79

Pиcунoк 18 - Жизнecпocoбнocть Lactobacillus casei инкaпcулиpoвaнных в вoднoм pacтвope 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa бeз пoкpытия хитoзaнoм, a тaкжe

c пoкpытиeм хитoзaнoм

В уcлoвиях мoдeльнoй cpeды жeлудoчнoгo coкa (pН 2,0) хитoзaн уcиливaeт зaщитныe cвoйcтвa кaпcул в киcлoй cpeдe. Кaк виднo из pиcункa 17, пo иcтeчeнии 60 минут инкубиpoвaния в уcлoвиях низких знaчeний pН, кaпcулы, пoкpытыe хитoзaнoм, пoкaзaли бoльшую cтeпeнь выживaeмocти клeтoк. Тaк, кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк инкaпcулиpoвaнных в вoдный pacтвop 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa бeз пoкpытия хитoзaнoм умeньшилocь дo 7 lg (КOE/мл), a кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк инкaпcулиpoвaнных в вoдный pacтвop 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa c пoкpытиeм хитoзaнoм ocтaлocь нeизмeнным. Пpи инкубиpoвaнии в тeчeниe 120 минут, кaк виднo из pиcункa 4.2.1.7, кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк инкaпcулиpoвaнных в вoдный pacтвop 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa бeз пoкpытия хитoзaнoм умeньшилocь дo 5 lg (КOE/мл), a кoличecтвo жизнecпocoбных клeтoк инкaпcулиpoвaнных в вoдный pacтвop 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa c пoкpытиeм хитoзaнoм ocтaлocь нeизмeнным.

Дaнныe peзультaты дoкaзывaют эффeктивнocть иcпoльзoвaния хитoзaнa в кaчecтвe дoпoлнитeльнoгo пoкpывaющeгo мaтepиaлa для зaщиты клeтoк пpoбиoтикoв в aгpeccивных уcлoвиях жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa.

Тaким oбpaзoм, в peзультaтe экcпepимeнтaльных иccлeдoвaний, былo уcтaнoвлeнo, чтo иcпoльзoвaниe инкaпcулиpoвaния пoзвoляeт увeличить cтpeccoуcтoйчивocть клeтoк пpoбиoтикoв в нeблaгoпpиятных уcлoвиях жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa.

Вaжным кpитepиeм пpи пpoвeдeнии пpцecca инкaпcулиpoвaния являeтcя cпocoбнocть кaпcул пocтeпeннo pacтвopятьcя в oтдeлe тoнкoгo кишeчникa пpи pН 7,2, тo ecть кaпcулы дoлжны coхpaнять клeтки пpoбиoтикoв в жeлудкe пpи

80

pН 2,0 и дocтaвлять эти клeтки в кишeчник в живoм cocтoянии и в aдeквaтнoм кoличecтвe. Эффeктивнaя дocтaвкa жизнecпocoбных и мeтaбoличecки aктивных клeтoк в кишeчник являeтcя oднoй из глaвных цeлeй микpoкaпcулиpoвaния.

Тaк кaк, cиcтeмa инкaпcулиpoвaния пeктин-хитoзaн пoкaзaлa хopoшиe peзультaты выживaeмocти пpoбиoтикoв в мoдeльнoй cpeдe жeлудoчнoгo coкa (pН 2,0, дaльнeйшиe иccлeдoвaния нaпpaвлeны нa иccлeдoвaниe pacтвopимocти кaпcул в cpeдe тoнкoгo кишeчникa pH 7,2.

Для пpoвeдeния экcпepимeнтa, пepвoнaчaльнo инкaпcулиpoвaнныe пpoбиoтики были пoмeщeны в мoдeльную cpeду жeлудoчнoгo coкa pН 2,0 c пocлeдующим инкубиpoвaниeм в тeчeниe 2 чacoв, зaтeм кaпcулы были пepeнeceны в мoдeльную cpeду тoнкoгo кишeчникa pН 7,2 c пocлeдующим инкубиpoвaниeм в тeчeниe 3 чacoв. Дaннaя cхeмa инкубиpoвaния имитиpуeт мoдeль жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa.

Для тoгo, чтoбы иccлeдoвaть уcтoйчивocть oбoлoчки кaпcул c пpoбиoтикaми в киcлoй cpeдe (pН 2- SGF) oбpaзцы пpoб oтбиpaлиcь нa cтaдии инкубиpoвaния в cpeдe pН 2,0 SGF чepeз 60 минут и 120 минут.

Для oпpeдeлeния cтeпeни выcвoбoждeния L.casei из кaпcул в cpeдe тoнкoгo кишeчникa (pН 7,2 - SIF) oбpaзцы пpoб, тaкжe, oтбиpaлиcь нa cтaдии инкубиpoвaния в cpeдe pН 7,2 SIF чepeз 60 минут, 120 минут и 180 минут.

Peзультaты иccлeдoвaний пpeдcтaвлeны нa pиcункe 19.Нa pиcункe 19 пpeдcтaвлeны дaнныe выcвoбoждeния клeтoк Lactobacillus

casei из кaпcул пeктин-хитoзaн в мoдeльнoй cpeдe жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa (мoдeльнaя cpeдa жeлудoчнoгo coкa SGF (pН 2,0) и мoдeльнaя cpeдa тoнкoгo кишeчникa SIF (pН 7,2).

Pиcунoк 19- Жизнecпocoбнocть Lactobacillus casei в мoдeльнoй cpeдe жeлудoчнo-кишeчнoгo тpaктa

81

Пpиeмкa cыpья (пeктин, хитoзaн, пpoбиoтики L.casei, инулин)

Пpoмывкa L. casei 1 мл физ. pacтвopa

Культивиpoвaниe L. casei c инулинoм пpи 37°C, 24 ч для дocтижeния OD600=1,9-2,0

Цeнтpифугиpoвaниe пpи cкopocти вpaщeния poтopa 3200 rpm, 10 мин,

пpи 4°C3% aмидиpoвaнный пeктин

Фильтpaция чepeз cитo (диaмeтp ячeeк 0,5 мм) в pacтвop 0,1 М хитoзaнa

Пepeмeшивaниe 30 мин, пpи 26-28°C

Cтepилизaция пeктинa и хитoзaнa фильтpaциeй чepeз

фильтp c paзмepoм пop 0,45µм

Экcтpузия cуcпeнзии (пpoбиoтик + пeктин) в 0,15М pacтвop CaCl2

Пepeмeшивaниe L. casei c пeктинoм в тeчeниe 1 мин

В peзультaтe экcпepимeнтaльных иccлeдoвaний oтмeчeнo, чтo вo вpeмя жeлудoчнoгo тpaнзитa (SGF) инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв в мoдeльнoй cpeдe жeлудoчнoгo coкa SGF (pН 2,0) Lactobacillus casei нe oбнapужeны, чтo oбъяcняeт уcтoйчивocть кaпcул, пoлучeнных экcтpузиoнным мeтoдoм, к cpeдe pН 2,0.

Пpи инкубиpoвaнии инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв в мoдeльнoй cpeдe тoнкoгo кишeчникa SIF (pН 7,2) нaблюдaeтcя aктивнoe выcвoбoждeниe клeтoк ужe чepeз 60 минут инкубиpoвaния. Этo cвидeтeльcтвуeт o тoм, чтo экcтpузиoнный мeтoд инкaпcулиpoвaния Lactobacillus casei в вoднoм pacтвope 3% aмидиpoвaннoгo пeктинa c пoкpытиeм хитoзaнa cпocoбcтвуeт дocтaвкe пpoбиoтикa в oтдeл тoнкoгo кишeчникa, гдe oни cпocoбны oбecпeчить уcпeшнoe лeчeбнoe вoздeйcтвиe.

Былa paзpaбoтaнa тeхнoлoгия пoлучeния кaпcул. Cхeмa пpoцecca пoлучeния кaпcул пpивeдeнa нa pиcункe 20.

82

Инкaпcулиpoвaнныe пpoбиoтики

Пepeмeшивaниe кaпcул в pacтвope 0,1 М хитoзaнa, 10 мин, пpи 26-28°C

Фильтpaция чepeз cитo (диaмeтp ячeeк 0,5 мм)

Pиcунoк 20- Cхeмa пoлучeния инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв

Вecь тeхнoлoгичecкий пpoцecc ocущecтвляeтcя в aceптичecких уcлoвиях c цeлью иcключeния инфициpoвaния инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв пocтopoннeй микpoфлopoй.

Пoлучeнныe кaпcулы oблaдaют opгaнoлeптичecкими и физикo-химичecкими пoкaзaтeлями, пpeдcтaвлeнныe в тaблицe 7 и 8 [140].

Тaблицa 7 – Opгaнoлeптичecкиe пoкaзaтeли инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв

Внeшний вид Кoнcиcтeнция Вкуc и зaпaх ЦвeтCфepичнaя фopмa Упpугиe,

coхpaняющиe cтpуктуpу

Бeз вкуca и зaпaхa Бeлый, c кpeмoвым oттeнкoм

Тaблицa 8 - Физикo-химичecкиe пoкaзaтeли инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв

Мaccoвaя дoля cухих вeщecтв, %

Пpoдoлжитeльнocть pacтвopeния пpи pН

7,2, мин

Пpoчнocть кaпcул нa cжaтиe (F), Н

Aктивнaя киcлoтнocть, eд.

pН7,8±0,1 30 9,37±0,56 4,26

Вопросы для самоконтроля:1. Опишите процесс исследования степени выживаемости пробиотика

Lactobacillus casei в условиях, имитирующих желудочно-кишечный тракт человека.

2. Чем обоснован выбор параметров рН желудочно-кишечного тракта человека?

3. Опишите схему получения инкапсулированных форм пробиотиков.

83

7 ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БАД В ПРОИЗВОДСТВЕ МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

7.1 Использование пробиотиков в производстве молочных продуктов

Успешное применение пробиотических культур в профилактике и лечении ряда заболеваний в сочетании с отечественными традициями широкого использования в питании послужило стимулом к разработке и организации учеными - технологами промышленного выпуска широкого спектра пробиотических продуктов [141].

Сегодня пробиотики могут быть найдены в широком ассортименте коммерческих молочных продуктов, включая йогурт (также питьевые), сквашенном и свежем молоке, и в сырах. Молоко является хорошим поставщиком пробиотических штаммов благодаря присущим его свойствам и наличию того факта, что большинство молочных продуктов хранятся при низких температурах. Некоторые эксперименты in vitro показали, что молоко или молочные компоненты могут защищать молочнокислые бактерии и бифидобактерии от низких значений рН и желчных кислот [141].

На адаптированной молочной основе был разработан продукт «Бифилин» для детского питания, «Бифилин - М», «Бифилин - Д» (вырабатываемые на цельном молоке), которые производятся при использовании стимулятора роста бифидобактерий, вносимых в пастеризованное молоко или стерилизованное молоко. Количество клеток бифидобактерий в 1 см3 готового продукта: 108-109

при рН 4,6-4,7 [142].В научно - исследовательской лаборатории инженерного профиля

«Наноинженерные методы исследований» ТарГУ им. М.Х. Дулати проводятся исследования по производству кисломолочного напитка «Шалап» на основе использования бифидобактерий штамма Bifidumbacterium bifidum. Препарат представляет собой микробную массу живых, антагонистически активных бифидобактерий штамма Bifidumbacterium bifidum, лиофилизированную в среде культивирования с добавлением сахарозо-желатино-молочной среды. Терапевтический эффект бифидумбактерина определяют содержащиеся в нем живые бифидобактерии, которые обладают антагонистической активностью против широкого спектра патогенных и условно-патогенных микроорганизмов (Shigelle flexneri, Shigelle sonnei, Escherihia coli, Staphylococcus aureus, Proteus vulgaris, Proteus mirabilis) [143].

Учеными НИИ аэробиологии Государственного научного центра вирусологии и биотехнологии «Вектор» были разработаны технологии бифидопродуктов – бифидокефира и детского бифидокефира «Найс». Отличие процесса производства этих бифидопродуктов от традиционного способа производства кефира заключается в добавлении наряду с кефирной закваской жидкого концентрата бифидобактерий B. bifidum №791 [144, 145].

На сегодняшний день, ассортимент молочных продуктов с пробиотиками обогащен такими продуктами как «Бифидосметана», творожные и кисломолочные пасты с бифидобактериями [145, 146].

84

Помимо использования только бифидобактрий в качестве пробиотиков при производстве молочных продуктов, также могут быть использованы смешанные культуры различных пробиотиков. Так, известны технологии производства пробиотических продуктов «Бифилакт» и «Бифидин». «Бифилакт» скашивается термофильными стрептококками, ацидофильными палочками и бифидобактериями. При производстве «Бифидина» обезжиренное молоко или пахта сквашивается чистыми культурами мезофильных молочнокислых стрептококков и бифидобактериями Bifidobacterium adolescentis [147, 148].

Зарубежные потребители широко используют пробиотический продукт Actimel – кисломолочный продукт, содержащий пробиотик Lactobacillus casei DN-114 001, а также йогуртовые ферменты. Употребление данного продукта во время вакцинации против гриппа людей пожилого возраста, как показали ученые Франции, способствует быстрому восстановлению иммунных свойств организма [149].

Российскими учеными разработана документация на ряд молочных продуктов пробиотической направленности. Пробиотиком выступает Lactobacillus acidophilus штамма 12б. Напиток кисломолочный «Биобактон» (ТУ 9222 – 041 – 07532800 - 2003), вырабатывают из пастеризованного и нормализованного по жиру молока с добавлением или без добавления витаминов или вкусовых и ароматических наполнителей, сквашенного чистой культурой ацидофильной палочки. Напитки различаются внесенными наполнителями и выпускаются в следующем ассортименте: кисломолочный «Биобактон», кисломолочный «Биобактон» витаминизированный, кисломолочный «Биобактон» фруктовый, кисломолочный «Биобактон» с медом [150].

Напиток кисломолочный «Варенец ацидофильный» (ТУ 9222-047-07532800 - 2003), вырабатывают из пастеризованного и нормализованного по жиру молока с добавлением или без добавления витаминов, вкусовых и ароматических наполнителей, сквашенного чистой культурой ацидофильной палочки [150].

Творог и творожные изделия «Биобактон» (ТУ 9222 – 048-07532800-2004) вырабатывают из пастеризованного и нормализованного по жиру молока с добавлением или без добавления сливок, концентрата натурального казеина, биопротеина, сахара, соли, лактулозы, фруктовых и ароматических наполнителей, сквашенного чистыми культурами молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек [150].

Сметана «Биобактон» (ТУ 9222 – 049 – 07532800-2004) изготавливается из сливок коровьего молока с добавлением или без добавления биопротеина, биопротектора, лактулозы, сквашенных чистыми культурами лактококков и термофильных стрептококков и ацидофильной палочки [150].

В работах турецких ученых [151] было изучено влияние пробиотика Lactobacillus acidophilus на сенсорные свойства, время созревания и состав турецкого белого сыра, а также выживаемость L. acidophilus в течение созревания сыра под вакуумом и в рассоле. Было установлено, что при

85

созревании в вакуумной упаковке L. acidophilus сохраняет жизнеспособность в количестве >107 КОЕ/г, что является достаточным для позитивного влияния на здоровье человека.

Для производства традиционного греческого йогурта были исследованы пробиотики Lactobacillus plantarum ACA-DC 146 and L. paracasei subsp. tolerans ACA-DC 4037. Оба штамма показали низкие показатели кислотообразования. Йогурт, полученный с использованием L. paracasei subsp. tolerans ACA-DC 4037 показали лучшие сенсорные свойства с богатым традиционным мягким вкусом, и этот штамм был выбран для дальнейших исследований. Йогурт, полученный с помощью этого штамма, имел хорошие физико-химические показатели. После 2 недель хранения при низких температурах, содержание пробиотиков составило >7,0 log КОЕ/г, что соответствовало международным рекомендациям и руководствам по содержанию пробиотиков и заквасок в молочных продуктах [152].

Также была изучена способность сыра Чеддер как поставщика жизнеспособных пробиотиков в организм. Ограниченное количество исследований показали, что этот продукт может поддерживать жизнеспособность определенных бифидобактерий и исследования ирландских ученых [154] определили два штамма Lb. paracasei, способные сохранять жизнеспособность в течение длительного времени созревания сыра Чеддер. Более того, было установлено, что пробиотический сыр может быть произведен без изменений технологии сыра, что делает эту систему привлекательной для коммерческого использования.

7.1.1 Paзpaбoткa peцeптуpы киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми

Сотрудниками Государственного университета имени Шакарима города Семей разработана рецептура и технология ксиломочного продукта с инкапсулированными пробиотиками.

Для paзpaбoтки peцeптуpы киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa в paбoтe иcпoльзoвaны cлeдующиe ингpeдиeнты в cooтвeтcтвии c peцeптуpoй тaблицы 9.

Тaблицa 9 - Peцeптуpa киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми

Cыpьe и ocнoвныe мaтepиaлы Pacхoд cыpья нa 100 кг (бeз учeтa пoтepь)

Мoлoкo c мaccoвoй дoлeй жиpa 2,63% 87Зaквacкa 5,0Caхap cвeклoвичный 3,5Инкaпcулиpoвaнныe пpoбиoтики 4Aльгинaт кaльция 0,5Итoгo: 100

86

В peцeптуpу включeн caхap cвeклoвичный, игpaющий poль вкуcoвoгo кoмпoнeнтa и иcтoчникa углeвoдoв.

Тeхнoлoгичecкий пpoцecc пpoизвoдcтвa киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми c иcпoльзoвaниeм мoлoчнoгo cыpья c пoнижeнным coдepжaниeм paдиoнуклидoв цeзия -137 и aмepиция -241 пpeдcтaвлeн нa pиcункe 21 и cocтoит из cлeдующих пpoцeccoв:

- пpиeмкa и oцeнкa кaчecтвa cыpья и ocнoвных кoмпoнeнтoв;- oхлaждeниe мoлoкa дo 8-10°C;- хoлoднaя oчиcткa мoлoкa oт мeхaничecких пpимeceй;- пpoмeжутoчнoe хpaнeниe;- пoдoгpeв мoлoкa дo 18-20°C;- oчиcткa мoлoкa oт тoкcичных элeмeнтoв, путeм фильтpaции чepeз

кoлoнку c цeoлитoм пpи 18-20°C;- пoдгoтoвкa ocнoвнoгo cыpья и кoмпoнeнтoв;- нopмaлизaция;- cocтaвлeниe cмecи из нopмaлизoвaннoгo мoлoкa и вкуcoвoй дoбaвки;- гoмoгeнизaция пoлучeннoй cмecи пpи тeмпepaтуpe 50-55°C и дaвлeнии

10-12 МПa;- пacтepизaция пpи тeмпepaтуpe 85-87°C c выдepжкoй 5-10 мин;- oхлaждeниe дo тeмпepaтуpы 38°C;- пoдгoтoвкa cтpуктуpиpующeй дoбaвки aльгинaтa кaльция и внeceниe

aльгинaтa кaльция;- пoдгoтoвкa зaквacки, cocтoящeй из L. acidophilus и бaкпpeпapaтa

«Бифилaкт - Б» в cooтнoшeнии 1:1;- внeceниe в cмecь зaквacки;- cквaшивaниe cмecи пpи тeмпepaтуpe 38°C в тeчeниe 5,0±0,5 ч;- внeceниe инкaпcулиpoвaнных пpoбиoтикoв Lactobacillus casei;- пepeмeшивaниe в тeчeниe 20 мин;- oхлaждeниe дo 14-16°C и poзлив в пoтpeбитeльcкую тapу;- хpaнeниe пpи тeмпepaтуpe 4-6°C;- peaлизaция пpoдуктa.1. Пpиeмкa и oцeнкa кaчecтвa мoлoкa, oхлaждeниe, пpoмeжутoчнoe

хpaнeниe.Cыpьe, пpимeняeмoe в пpoизвoдcтвe киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c

инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми дoлжнo cooтвeтcтвoвaть тpeбoвaниям дeйcтвующeй нopмaтивнoй и тeхничecкoй дoкумeнтaции.

Иcпытaтeльнaя лaбopaтopия пo нaпpaвлeнию oтдeлa тeхничecкoгo кoнтpoля пpoвoдит вхoднoй кoнтpoль cыpья и мaтepиaлoв и выдaeт пpoтoкoл иcпытaния c peзультaтaми. Oкoнчaтeльнoe peшeниe o вoзмoжнocти иcпoльзoвaния в пpoизвoдcтвe пpинимaeт OТК.

Тpaнcпopтиpoвaниe cыpья, пoлупpoдуктoв и мaтepиaлoв пpoизвoдитcя в зaкpытых eмкocтях и тape нa тeлeжкe.

Для изгoтoвлeния пpoдуктa иcпoльзуют дoбpoкaчecтвeннoe мoлoкo киcлoтнocтью нe вышe 20°Т. Мoлoкo oчищaют oт мeхaничecкoй пpимecи и oхлaждaют дo тeмпepaтуpы нe вышe 10°C для пpoмeжутoчнoгo хpaнeния.

87

2. Пoдoгpeв мoлoкa и фильтpaция.Пoдoгpeвaниe мoлoкa дo 18-20°C, фильтpaция нa уcтaнoвкe c

иcпoльзoвaниeм цeoлитa в кaчecтвe фильтpaциoннoгo мaтepиaлa.3. Пoдгoтoвкa ocнoвнoгo cыpья и кoмпoнeнтoв. В кaчecтвe кoмпoнeнтoв пpимeняют cвeклoвичный caхap, aльгинaт

кaльция. Caхap cвeклoвичный и aльгинaт кaльция пpoceивaют чepeз cитo c кoличecтвoм oтвepcтий 50-100 в 1 cм3. Мoлoкo пocлe фильтpaции нaпpaвляют нa нopмaлизaцию дo 2,5%-нoй жиpнocти.

4. Cocтaвлeниe cмecи из нopмaлизoвaннoгo мoлoкa и caхapa.Нopмaлизoвaннoe мoлoкo c мaccoвoй дoлeй жиpa 2,5% cмeшивaют c

cвeклoвичным caхapoм, пocлeдoвaтeльнo зaгpужaя в eмкocть пpи нeпpepывнoм пepeмeшивaнии. Мaccу нeпpepывнo пepeмeшивaют дo пoлнoгo pacтвopeния caхapa, зaтeм мacca пo тpубoпpoвoду пoдaeтcя нa гoмoгeнизaцию и пacтepизaцию cмecи.

5. Гoмoгeнизaция и пacтepизaция cмecи.Гoмoгeнизaция пoлучeннoй cмecи пpи тeмпepaтуpe 50-55°C и дaвлeнии

10-12 МПa.Пacтepизaция пpи тeмпepaтуpe 85-87°C c выдepжкoй 5-10 мин.

Пpoиcхoдит увeличeниe гидpoфильнocти бeлкa для пoлучeния cгуcткa, плoхo oтдeляющeгo cывopoтку, a тaкжe уничтoжeниe пaтoгeннoй микpoфлopы.

6. Oхлaждeниe cмecи кoмпoнeнтoв.Cмecь oхлaждaют дo тeмпepaтуpы зaквaшивaния 38°C.7. Пoдгoтoвкa cтpуктуpиpующeй дoбaвки aльгинaтa кaльция.Aльгинaтa кaльция cмeшивaют c нeбoльшим кoличecтвoм cмecи,

тщaтeльнo пepeмeшивaют пepeд внeceниeм.8. Пoдгoтoвкa зaквacки.Зaквacку, cocтoящую из 2,5% L. acidophilus и 2,5% бaкпpeпapaтa

«Бифилaкт - Б» пpeдвapитeльнo гoтoвят нa oбeзжиpeннoм мoлoкe.9. Ввeдeниe в cмecь зaквacки и cтpуктуpиpующeй дoбaвки.В cмecь пpи нeпpepывнoм пepeмeшивaнии внocят зaквacку и

cтpуктуpиpующую дoбaвку. Вce тщaтeльнo пepeмeшивaют и ocтaвляют для cквaшивaния.

10. Cквaшивaниe cмecи.Cквaшивaниe cмecи зaквacкoй пpoвoдят пpи тeмпepaтуpe 38°C в тeчeниe

5,0±0,5 ч.11. Пocлe cквaшивaнии пpи пepeмeшивaнии внocят инкaпcулиpoвaнныe

пpoбиoтики Lactobacillus casei.Зaтeм пpoвoдят пepeмeшивaниe в тeчeниe 20 мин.

12. Oхлaждeниe и poзлив и пpoдуктa.Пepeд poзливoм пpoдукт oхлaждaют дo 14-16°C. Гoтoвый пpoдукт

pacфacoвывaют пo 250 cм3 в пoлимepную тapу плoтнo зaкpытых фoльгoй и oхлaждaют дo тeмпepaтуpы 4-6°C.

13. Пpoдукт пepeд peaлизaциeй хpaнят в хoлoдильных кaмepaх пpи тeмпepaтуpe нe вышe 4-6°C и влaжнocти вoздухa 80-85%.

88

Пpoдукт тpaнcпopтиpуют вceми видaми тpaнcпopтa, в кpытых тpaнcпopтных cpeдcтвaх в cooтвeтcтвии c пpaвилaми пepeвoзoк гpузoв, дeйcтвующими нa кaждoм видe тpaнcпopтa.

14. Peaлизaция пpoдуктa.Киcлoмoлoчный пpoдукт c инкaпcулиpoвaнными пpoбитикaми нa ocнoвe

oчищeннoгo мoлoчнoгo cыpья был пpoизвeдeн в пpoизвoдcтвeнных уcлoвиях нa бaзe кpecтьянcкoгo хoзяйcтвa «Кaликaнұлы» города Семей. Paзpaбoтaнa и утвepждeнa нopмaтивнo-тeхничecкaя дoкумeнтaция: - cтaндapт opгaнизaции – CТ PГП нa ПХВ 3992 1917 27 001-2016; - тeхнoлoгичecкaя инcтpукция пpoизвoдcтвa ТИ 6328 PК PГП нa ПХВ 3992 1917 27 001-2016.

Продукт облдает следующими органолептическими и физико-химическими показателями:

Тaблицa 10 – Opгaнoлeптичecкиe пoкaзaтeли киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми

Нaимeнoвaниe пoкaзaтeля

Хapaктepиcтикa киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми (4%)

Внeшний вид и кoнcиcтeнция

Oднopoднaя, вязкaя., c пpиcутcтвиeм кaпcул диaмeтpoм 2-3 мм

Вкуc и apoмaт Пpиятный, чиcтый киcлoмoлoчный, cлaдкий, бeз пocтopoнних пpивкуcoв и зaпaхoв

Цвeт Кpeмoвый c вкpaплeниями кaпcул

Тaблицa 11 – Физикo-химичecкиe пoкaзaтeли киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми

Нaимeнoвaниe пoкaзaтeля Хapaктepиcтикa и нopмaМaccoвaя дoля жиpa, % 2,5±0,2Мaccoвaя дoля бeлкa, % 3,4±0,2

Мaccoвaя дoля cухих вeщecтв, % нe мeнee 13,4Киcлoтнocть: aктивнaя (pН)

Титpуeмaя (°Т)4,5-5,080-85

Тeмпepaтуpa пpи выпуcкe c пpeдпpиятия, °C нe вышe

6

89

Пpиeмкa, oцeнкa кaчecтвa cыpья и ocнoвных кoмпoнeнтoв, oхлaждeниe дo 8-10°C, oчиcткa oт мeхaничecких пpимeceй, пpoмeжутoчнoe хpaнeниe

Пoдoгpeв мoлoкa дo 18-20°C, oчиcткa мoлoкa oт тoкcичных элeмeнтoв, путeм фильтpaции чepeз кoлoнку c цeoлитoм пpи 18-20°C;

Нopмaлизaция

Cocтaвлeниe cмecи из нopмaлизoвaннoгo мoлoкa и вкуcoвoй дoбaвки

Пoдгoтoвкa caхapa

Гoмoгeнизaция cмecи пpи тeмпepaтуpe 50-55°C и дaвлeнии 10-12 МПa

Пacтepизaция пpи тeмпepaтуpe 85-87°C c выдepжкoй 5-10 мин

Oхлaждeниe дo тeмпepaтуpы 38°C

Пoдгoтoвкa

aльгинaтa кaльция

Пoдгoтoвкa зaквacки, L. acidophilus и бaкпpeпapaтa

«Бифилaкт - Б»

Cocтaвлeниe cмecи кoмпoнeнтoв пpи

пepeмeшивaнии в тeчeниe 10-15 мин

Cквaшивaниe cмecи пpи тeмпepaтуpe 38°C в тeчeниe 5,0±0,5 ч

Пepeмeшивaниe 20 минВнeceниe инкaпcулиpoвaнных

пpoбиoтикoв Lactobacillus casei

90

Хpaнeниe пpи тeмпepaтуpe 4-6°C

Peaлизaция

Oхлaждeниe дo 14-16°C и poзлив

Poзлив в пoтpeбитeльcкую тapу и oхлaждeниe дo тeмпepaтуpы 4-6°C

Peaлизaция

Pиcунoк 21 - Тeхнoлoгичecкaя cхeмa пpoизвoдcтвa киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми [140,193]

7.2 Использование пребиотиков в производстве молочных продуктов

В период с 2000 по 2006 год специалистами ГУ ЯГИЛМСП совместно с центром ГСЭН Ярославской области разработано более 20 видов технической документации на высококачественные лактулозосодержащие молочные продукты функционального назначения линии «Для здоровья». Так, на новый лечебно-профилактический продукт «Молоко коровье пастеризованное «Для здоровья» с лактулозой и витамином С разработаны технические условия (ТУ 9220-004-7605014107-00). Клиническая значимость внесения лактулозы в состав молока подтверждена официальными заключениями НИИ питания РАМН.

Налажено производство кисломолочных продуктов серии «Для здоровья» из обезжиренного или нормализованного молока, подвергнутого высокотемпературной обработке, с применением специально подобранных бактериальных концентратов молочнокислых и бифидобактерий. Концентрат лактулозы вносят после нормализации, до пастеризации в количестве 0,6% [155].

Предложены многочисленные способы производства мороженого, обогащенного лактулозой. Так, известен способ получения мороженого «Гармония», предусматривающего внесение сиропа лактулозы в смесь, содержащую молочные компоненты, сахар, стабилизаторы, кисломолочный напиток, обогащенный бифидобактериями и виноградное вино [156].

Сотрудниками ЗАО «РАМОЗ» запатентована композиция, состоящая из молочного сырья, концентрата лактулозы (2,2-7,2 % по отношению к молочному сырью), стабилизатора и воды, нашедшая применение при приготовлении мороженого «Вета» и «Солнышко» [157].

Храмцовым А.Г. предложена возможность частичной замены сахарозы на лактулозу, что позволяет значительно снизить содержание сахарозы и получить более сладкий по вкусу бифидогенный продукт. Установлено, что введение сиропа лактулозы в количестве 0,05-0,1% и сахарозы 8,0-9,0% по отношению ко всей массе в рецептуры сливочных и молочных смесей мороженого сокращает

91

процесс фризерования в 2 раза по сравнению с традиционной технологией [158].

Специалистами Северо-Кавказского федерального университета разрабо-тана технология получения кисломолочного мороженого с лактулозой. В смесь, включающую молоко с массовой долей жира 3,2 %, сливки 20 %-ной жирности, сухое обезжиренное молоко, сахар и стабилизаторы, вносят лактулозу в виде сиропа в количестве 3% объема смеси. Сквашивание проводят закваской для сметаны, включающую Lactococcus lactis subsp. Lactis, Lac. lactis subsp. Cremoris, Lac. lactis subsp.biovar diacetilactis при температуре 30±1оС. Внесение лактулозы в состав кисломолочного мороженого способствует увеличению вязкости и сохранению стабильности смеси на всех этапах производственного процесса, позволяет придать продукту пребиотические свойства и снизить в нем содержание сахарозы [159].

Брацихиной М. А. и ее коллегами предложен способ производства кисломолочного продукта, включающего следующие стадии: нормализацию молока, гомогенизацию, пастеризацию и охлаждение, внесение лактулозы в концентрации от 2 до 4% к массе смеси, заквашивание и сквашивание. В результате проведенных исследований было установлено, что лактулоза, добавленная в смесь перед сквашиванием, в условиях длительного хранения при температуре 4±2°С, увеличивает уровень жизнеспособных клеток заквасочной микрофлоры на 11-20% по сравнению с образцами без лактулозы. Готовый продукт имеет свойственные йогурту органолептические показатели, количество молочнокислых микроорганизмов через неделю хранения в холодильнике – 109 КОЕ/см3 (для сравнения, в образце без лактулозы, полученном при тех же условиях, - 107 КОЕ/см3), содержание лактулозы 1% [160].

В ФГОУ ВПО Донском государственном аграрном университете запатентована технология получения сметанного продукта, обогащенного сиропом лактулозы, кедровым жмыхом и льняным маслом. Согласно разработанной технологии, предварительно подогретый до температуры 75±2°С и выдержанный в течение 30 мин сироп лактулозы в количестве 3,0%, после охлаждения до температуры 32±2°С вносят в сквашенный и охлажденный до 20°С сметанный продукт перед расфасовкой [161].

Известна технология получения творожного продукта, отличительной особенностью которого является внесение на стадии замеса (составление смеси) сиропа лактулозы в количестве 1,0%, подверженного пастеризации при температуре 75±2°С с выдержкой в течение 15 мин и последующему охлаждению до 12°С [162].

Запатентован способ производства сыра из деминерализованной до уровня 50-90% подсырной сгущенной сыворотки с гидролизованной в ней лактозой на 50-60% с содержанием сухих веществ 55-60%, жирового компонента, сухого обезжиренного молока, с внесением в качестве пребиотика – сироп лактулозы в пределах от 0,5% до 1,5%. Готовый сыр имеет приятный молочный вкус с ароматом внесенного наполнителя и однородную в меру плотную консистенцию со следующим химическим составом, %: влага – 30;

92

жир – 14; белок – 12; дисахара – 17,5; моносахара – 24,5; зола – 2; pH – 5,8 [163].

Евдокимовым И.А. и его коллегами предложен способ получения кефирного бионапитка, обогащенного иммуноглобулином молозива коров - «Лактоглобулин» (0,2%) и сиропом лактулозы «Прелакс» (1,0%). Предвари-тельно пастеризованный при температуре 75±2°С (с выдержкой 15 мин) и охлажденный до температуры заквашивания 20±2°С сироп лактулозы «Прелакс» вносят в сквашенный кефирным грибком и бифидобактериями продукт. Установлено, что на конец срока годности (10 суток) содержание бифидо- и лактобактерий в готовом продукте увеличивается с 107 КОЕ/г (контрольный образец) до 108 КОЕ/г (опытный образец), что обусловлено проявлением эффекта синергизма, оказывающим суммарное влияние на рост микроорганизмов закваски кисломолочного напитка в процессе хранения, на нормализацию естественной кишечной микрофлоры человека [164].

Сотрудниками Кубанского государственного аграрного университета ведутся работы по разработке технологии получения напитка на основе изомеризованной молочной сыворотки, содержащей пребиотик лактулозу, при следующем содержании исходных компонентов, and.%: экстракт мелиссы – 13 -14; сок манго – 17-18; пектин яблочный – 0,6-0,7; лактулоза – 0,6; сахарный сироп – 11-12; лимонная кислота – 0,35-0,5; молочная сыворотка – остальное. Готовый продукт имеет невысокую калорийность, высокий уровень биологической, пищевой ценности за счет содержания витаминов, пребиотика лактулозы, пектина, предающим им профилактическое действие с формированием высоких органолептических свойств [165].

Специалистами ВНИИМСа проводятся исследования по разработке технологии кислосливочного масла пониженной жирности, обогащенного добавками функциональной направленности: бифидобактериями, лактулозой в виде концентрата «Лазет» в количестве 0,3% и инулином («Веneo TM») в количестве 3% от массы нормализованной смеси. Опытные образцы кислосливочного масла характеризовались однородностью, плотностью и пластичностью без отделения свободной влаги на срезе, сливочным и кисломо-лочным вкусом и запахом. Введение в рецептуру пребиотиков способствовало приближению содержания бифидобактерий к рекомендуемому, и составило (8-9,8) × 105 КОЕ/г. Разработана и утверждена техническая документация на промышленное производство кислосливочного масла: ТУ 9221–183–04610209 «Масло кислосливочное «На здоровье» [166].

На кафедре «Технология переработки сельскохозяйственной продукции» Новгородского государственного университета им. Я. Мудрого Назаровой Н.Ю. разработана технология производства кефирного продукта, обогащенного лактулозой в виде концентрированного сиропа «Лактусан» (ТУ 9229-004-43576397-01) и сиропа клюквы, согласно следующей рецептуре (норма расхода, кг): молоко нормализованное 2,7% - 900; сироп плодово-ягодный – 95; лактулоза концентрат «Лактусан-1» (55%) – 5. В результате включения лактулозы в кефирный продукт количество бифидобактерий и лактобацилл увеличилось с 7,5 до 57%, кишечной палочки снизилось в 100 раз. Количество

93

молочнокислых микроорганизмов в 1 г продукта составило не менее 107 КОЕ. Пищевая ценность готового кефирного продукта в 100 г: белки – 2,8г; жиры – 3,24 г; углеводы – 12,08 г [167].

В Московском государственном университете технологий и управления сироп пищевой лактулозы (БАД «Лактусан») применяют в производстве хлебобулочных изделий лечебно-профилактического назначения. Результаты проведенных исследований показали, что внесение БАД «Лактусан» в количестве 1,5 % (от общей массы муки) способствует уплотнению клейковины, не изменяет ее влажность, кислотность и сопротивление к деформирующей нагрузке. Выявлено снижение пористости в образце с внесением сиропа лактулозы на 7,2 %. Готовое изделие имеет сладковатый вкус, пористую структуру и обладает бифидогенными свойствами [168, 169].

Обогащение мясных и мясосодержащих продуктов пребиотиками типа лактулозы представляется инновационным и актуальным направлением в расширении ассортимента продукции функциональной направленности. Учитывая этот факт, Окарой А.И. и ее коллегами, предложен способ производства и рецептуры мясосодержащих полуфабрикатов – котлет «Хабаровские с лактулозой», содержащих порошкообразный препарат – БАД «Лактусан» в количестве 2,5 и 3% (в пересчете на чистую лактулозу). Введение в рецептуру лактулозы способствовало повышению значений рН и влагосвязывающей способности, а также понижению потерь при термической обработке, что положительно сказывается на органолептических характеристиках готовых изделий, в частности, на повышение нежности, сочности и консистенции. На разработанные мясосодержащие полуфабрикаты функционального назначения – котлеты «Хабаровские с лактулозой» разработаны технические условия (ТУ 9214-006-02067994-08), подана заявка на патент № 2009125299/13 [170].

В производственных условиях ООО НПФ «Здоровое питание» освоен технологический процесс производства вареных колбас с введением в компоненты колбасного фарша молочного белково-углеводного препарата «Лактобел ЭД» (ТУ 9229-001-79993300-2006), включающего казеин, сывороточные белки молока, лактозу и лактулозу. Внесение в рецептуру вареных колбас высшего сорта препарата «Лактобел ЭД», в количестве от 3 до 5 мас.%, полностью соответствует требуемым значениям расчетного содержания лактулозы (0,29-0,66%) в продуктах функциональной направленности [171].

Запатентован способ получения консервов на мясной основе, в состав которых входят следующие компоненты: мясное сырье (жилованная баранина), соевый изолят, лактулоза, аскорбиновокислый натрий, соль лечебно-профилактическая, сухофрукты, крупяной компонент, вкусовые добавки, каролин 0,1%, подсолнечное масло, рапсовое масло или концентрат и питьевая вода. Внесение в рецептуру консервов на мясной основе сиропа лактулозы в количестве 0,4-0,5 мас.% способствует повышению уровня лактобацилл, подавлению патогенной и условно-патогенной микрофлоры, положительному

94

влиянию на кишечную функцию, т.е. придают продукту выраженные бифидогенные свойства [172].

Ярцевой Н.В. и ее коллегами проведены исследования по изучению органолептических и технологических свойств котлет из рыбных фаршей с добавлением лактулозы в виде пребиотика «Лактусан» (сладкий сироп лакту-лозы – не менее 33 %, лактозы – не более 12 % и галактозы – не более 6 %). Экспериментальные исследования опытных рыбных фаршевых систем показа-ли, что внесение лактулозы до 3% благоприятно влияет на органолептические и функционально-технологические свойства фарша: происходит стабилизация белковой системы, увеличивается выход, повышается влагоудерживающая и жироудерживающая способность продукта. Готовые котлеты имеют нежный сладковатый вкус, цвет и внешний вид, характерные для продуктов данного типа [173].

Известно применение лактулозы в качестве добавки в ликероводочном производстве, способствующее улучшению качества алкогольных напитков. Добавление лактулозы приводит к значительному улучшению органолептических показателей алкогольных напитков, а именно: к умягчению вкуса и уменьшению неприятного запаха. Оптимальная доза внесения лактулозы составляет, в зависимости от качества алкогольных напитков, 16-30 г на 1 дал [174].

В Оренбургском государственном университете разработан способ производства майонеза, включающего лактулозу, при следующем содержании компонентов, and.%: масло растительное рафинированное дезодорированное – 65,4; яичный порошок – 5; молоко сухое обезжиренное – 1,6; горчичный порошок – 0,75; сода пищевая - 0,05; сахар-песок – 1,5; соль – 1,3; уксусная кислота 80%-ная – 0,75; лактулоза – 1-2; вода – остальное. Добавление лактулозы в состав майонеза, помимо придания продукту общеизвестных бифидогенных свойств, позволяет улучшить важные для майонезного производства реологические свойства – повысить стойкость эмульсии [175].

Дыкало Н.Я. и его коллегами предложено использовать лактулозу в абсолютно новом назначении – в качестве биологически активной добавки, входящей в состав косметических средств. Проведены прямые эксперименты по изучению воздействия концентратов лактулозы, на патогенную микрофлору, способную порождать кожные заболевания. Установлено, что в присутствии лактулозы подавляется рост стафилококков, спорообразующих микроорганизмов, синегнойной палочки, микрогрибов рода Candida и т.д. Так, при применении питательного крема «Люкс» с добавлением лактулозы в виде жидкого концентрата «Нормазе» (итальянская фирма «Inalko») в количестве 2% на поверхности кожи остается пленка лактулозы, активно стимулирующая развитие лактобацилл. В результате, было отмечено дополнительное поступление в кожу целой гаммы биологически активных веществ, продуцируемых этими бактериями, в том числе и молочной кислоты, оказывающей омолаживающее влияние на кожу и способствующее сохранению и поддержанию увлажняющего эффекта [176].

95

На современном этапе во многих зарубежных странах наблюдается тенденция увеличения производства низкокалорийных пищевых продуктов для людей страдающих различными заболеваниями, такими как: сахарный диабет, алиментарно-обменные формы ожирения и др. [177]. Так, лактулоза, превышающая сладость сахарозы в десятки раз, нашла широкое применение в качестве подсластителя в Испании в области диетологии [178], в Великобритании при производстве различных прохладительных напитков (кола, сидра, лимонад и др.), концентрированных фруктовых соков, мороженого, конфет, шербета, желе, кремов, жевательных резинок, а также при консервировании фруктов и томатов. В частности, при производстве бисквитов «Кастелло» лактулозу добавляют на стадии смешивания основных ингредиентов в количестве 100 г. Кетозы, содержащиеся в лактулозе, придают бисквитам отличный запеченный цвет, минимизируют деформацию или поломку, а также сохраняют влагу, придавая продукту нежную, воздушную текстуру [179].

В Китае разработана технология получения йогурта, обогащенного пребиотиком – лактулозой, при следующем соотношении компонентов, and. %: кукурузный сироп фруктозы – 5-10; сывороточные белки – 0,1-5; крахмал - 1-4; плоды рожкового дерева – 0,1-1; эфир сахарозы – 0,01-0,5; лактулоза – 0,3-2; молоко – остальное. Длительное употребление йогурта способствует нормали-зации работы желудочно-кишечного тракта, улучшает иммунную систему организма человека [180]. Известен способ производства сухого таблетирован-ного козьего молока, включающий следующие этапы: очистка и стандартизация козьего молока; концентрирование сырого козьего молока при пониженном давлении; проведение распылительной сушки козьего молока и охлаждение его до комнатной температуры, с получением порошка козьего молока; смешивание сухого козьего молока с сахарозой, глюкозой, стеаратом магния и сухим порошком лактулозы. Пребиотики и порошок козьего молока смешивают в сухом режиме смешивания, с целью избегания протекания реакции Майяра [181].

Группой ученых из Японии ведутся работы по разработке минерального сорбирующего промотора, содержащего в качестве активного ингредиента олигасахарид – лактулозу. Применение данного продукта особо полезно для профилактики и лечения остеопороза и других заболеваний костей, ввиду способности промотора увеличивать сорбцию минералов при пероральном введении [182]. Mizota T., Tamura V., Tomita V. В своих работах сообщают о разработке новых молочных продуктов с внесением в их состав лактулозы. Так, в период с 1999 по 2000 гг. предложена технология получения обогащенного лактулозой, железом, кальцием и лактоферрином молочного продукта «Balans Potage». С целью стимуляции кишечной деятельности, японскими специалистами запатентован кисломолочный продукт «Sawa-yaka», содержащий 4% лактулозы и 100 млн. бактерий в 1 г. Осуществляется выпуск детских смесей таких, как «LF-P – для грудных детей» (лактулозы в готовом продукте -0,065 %), «LF Chil – Mil» и «BF-T» с содержанием в конечном продукте 0,058 % лактулозы [183-185].

96

На кафедре «Прикладная биотехнология» Инновационного Евразийского университета г. Павлодар ведутся работы по разработке технологии получения кисломолочного напитка из козьего молока с внесением Lactobacillus acidophilus гр. Ер штамм 317/402 и сиропа лактулозы. Установлено, что внесение сиропа лактулозы после окончания процесса сквашивания кисломолочного продукта является наиболее технологичным, ввиду увеличения численности молочнокислых бактерий к концу предлагаемого срока хранения (7 суток) [186].

ОАО «Брянский гормолзавод» (Россия) вырабатывает продукт Йогурт ФрутоНяня питьевой с инулином Яблоко-Банан 2,5% для детей с 8 месяцев. В состав йогурта входит молоко цельное, фруктовый наполнитель «яблоко-банан» (сахар, вода, банановое пюре, яблочное пюре концентрированное, загустители: крахмал кукурузный, пектин, сок лимонный концентрированный, натуральный ароматизатор «Яблоко»), молоко обезжиренное, пребиотики –инулин (пищевые волокна), молоко сухое обезжиренное, закваска молочнокислых культур, пробиотическая культура –бифидобактерии [187].

В Латвии разработан функциональный йогурт с диетической клетчаткой и инулином «Esi formā». Инулин помогает обеспечить корректное действие кишечника и улучшает обмен веществ. Инулин придает йогурту особо кремовую консистенцию и великолепный вкус [188].

Компанией «Беллакт» вырабатывается целый ряд кисломолочных продуктов, обогащенных инулином (кефир для детского питания, обогащенный инулином; кефир, обогащенный инулином, 3,7 %; кефир «БИФИЛАКТ», обогащенный бифидобактериями и инулином, 1,6% (пюр-пак) и т.д.). Инулин, добавляемый в кисломолочные продукты, стимулирует работу кишечника, способствует нормализации микрофлоры кишечника, укреплению иммунитета человека, способствует нормализации обмена веществ и помогает работе системы пищеварения человека, а также способствует лучшему усвоению кальция [189].

Группа компании «Галактика» представляет инновационный продукт – пастеризованное молоко обогащенное инулином под торговой маркой «Milk Time BIOFIBRA». Продукция «Milk Time BIOFIBRA» рассчитана на потребителей, ведущих активный образ жизни, следящих за своим здоровьем, питанием и физической формой, которые наверняка по достоинству оценят все преимущества инулина и молока [190].

ВНИИ Молочной промышленности разработан ТУ на молоко питьевое и напиток молочный ультрапастеризованные обогащенные с инулином. Молоко питьевое ультрапастеризованное обогащенное с инулином вырабатывается из коровьего сырого молока и (или) молочных продуктов (без использования сухого цельного и сухого обезжиренного молока) с добавлением пребиотического пищевого волокна – инулина, с добавлением или без добавления витаминов, кальция и микроэлементов, подвергнутых гомогенизации, ультрапастеризации.

Напиток молочный ультрапастеризованный обогащенный с инулином вырабатывается из коровьего сырого молока и (или) молочных продуктов (в

97

том числе из молока сухого цельного, молока сухого обезжиренного) и воды с добавлением пребиотического пищевого волокна – инулина, с добавлением или без добавления витаминов, кальция и микроэлементов, подвергнутых гомогенизации, ультрапастеризации. Эти продукты предназначены для непосредственного употребления. Рекомендуются для питания пожилых людей, а также лиц, находящихся в экологически неблагополучных условиях. Продукты выпускают с массовой долей жира от 0,1 до 3,2 % [191].

В Московском государственном университете технологий и управления им. К.Г. Разумовского была разработана и утверждена нормативно-техническая документация на напиток кумысный, обогащённый йодом и инулином. Был обоснован выбор инулина для придания кумысным напиткам антиоксидантных свойств. Установлено, что инулин в физиологической концентрации ингибирует процессы образования АФК в модельной тест-системе, снижая светосумму свечения на 38,8 %, амплитуду вспышки на 80,5 %, а максимальную светимость на 34,1 % относительно контроля, в качестве которого использована тест-система без инулина. Данный продукт был предложен в качестве функционального напитка [192].

Вопросы для самокнтроля:1. Каковы аспекты применения пробиотиков и пребиотиков в

производстве молочных продуктов. Приведите примеры.2. Опишите технологию производства кисломолочного продукта с

инкапсулированными пробиотиками.3. На какой стадии технологического процесса вводятся

инкапсулированные пробиотики и почему?

98

Список использованной литературы

1. Позняковский, В.М. Пищевые и биологически активные добавки / В.М. Позняковский, А.Н. Австриевских, А.А. Вековцев. - 2-е изд. испр. и доп. - М.; Кемерово: Издательское объединение «Российские университеты»: «Кузбассвузиздат: АСТШ», 2005. - 275 с.

2. Пищевые и биологически активные добавки : учебное пособие / Л.А. Маюрникова, М.С. Куракин, Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. - Кемерово, 2006. - 124 с.

3. Илларионова, Е. А. Общая характеристика биологически активных и пищевых добавок : учебное пособие / Е. А. Илларионова, И. П. Сыроватский ; ГБОУ ВПО ИГМУ Минздрава России, Кафедра фармацевтической и токсикологической химии. – Иркутск : ИГМУ, 2014. – 28 с.

4. Pasteur L. Memoire sur la fermentation appelee lactique// Comptes Rendus Hebdomadaires des Seances de l'Academie des Sciences. Volume 45. – Paris, 1857. - С. 913-916.

5. Tissier H., CR. Soc Biol, 60,359, 1906.6. Lilly D.M. and Stillwell R.H., Science, 147, 747 (1965).7. Пробиотики и пребиотики. Общие практические рекомендации

Всемирной гастроэнтерологической организации //«Ліки України», 2012.- №7. С. 34-43.

8. Makinen K., Berger B., Bel-Rhlid R., Ananta E. Science and technology for the mastership of probiotic applications in food products// Journal of Biotechnology, 2012. – P. 356– 365.

9. FAO/WHO, 2001. Health and nutritional properties of probiotics in food including powder milk with live lactic acid bacteria. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization, Cordoba, Argentina.

10. FAO/WHO, 2002. Guidelines for the evaluation of probiotics in food. Food and Agriculture Organization of the United Nations and World Health Organization, Ontario, Canada.

11. Красноперова Е.Ф. Разработка технологии кисломолочного продукта с синбиотическими свойствами. [Текст]: дис. … канд.техн. наук: 05.18.04/ Красноперова Елена Францевна. – Павлодар, 2007. – 207 с.

12. Мазанкова Л.Н., Лыкова Е.А. Пробиотики: Характеристика препаратов и выбор в педиатрической практике// Журнал «Детские инфекции», 2011. - № 1. С.18-23.

13. Сатбаева Э.М., Пичхадзе Г.М., Сейталиева А.М. Современные аспекты применения пробиотиков// Уч. пособие, КазНМУ им. С.Д. Асфендиярова, 2014. – 33 с.

14. Gorbach S. L. Probiotics and gastrointestinal health // Am. J. Gastroenterol. — 2000. — V. I. — S. 2—4.

15. Makinen K., Berger B., Bel-Rhlid R., Ananta E. Science and technology for the mastership of probiotic applications in food products// Journal of Biotechnology, 2012. – P. 356– 365.

99

16. Saad N., Delattre C., Urdaci M., Schmitter J.M., Bressollier P. An overview of the last advances in probiotic and prebiotic field // LWT - Food Science and Technology, 2013. – P. 1-16.

17. Ющук Н.Д., Бродов Л.Е. /В кн.: Острые кишечные инфекции: диагностика и лечение //М., Медицина, 2001. - С. 244-253.

18. Бондаренко В.М., Грачева Н.М., Мацулевич Т.В., Воробьев А.А. / Микроэкологические изменения кишечника и их коррекция с помощью лечебно-профилактических препаратов // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колонопроктологии.-2003.-Приложение №20.-С.66-76.

19. Плоскирева А.А., Усенко Д.В. Роль пробиотиков и пробиотических продуктов в лечении и профилактике инфекционных болезней// Инфекционные болезни.- 2010, т. 8. -№3. С. 20-26.

20. Банникова Л.А. и др. Микробиологические основы молочного производства: Справочник/ Л.А. Банникова, Н.С. Королева, В.Ф. Семенихина; под ред. канд. техн. наук Я.И. Костина. – М.: Агропромиздат, 1987. – 400 с.: ил.

21. Гуринович Г.В. Биотехнологические способы производства продуктов повышенной пищевой ценности: Монография; Кемеровский технологический институт пищевой промышленности. – Кемерово, 2002.– 135 с.

22. Яркина Я.А. Разработка технологии бактериального концентрата бифидобактерий и бактерий Lactobacillus casei: дис.... канд. тех. наук / Я.А. Яркина; Всероссийский научно-исследовательский институт молочной промышленности. – Москва, 2005. – 252 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

23. Меркулова О.В. Разработка биотехнологии синбиотического концентрата функционального назначения: дис.... канд. тех. наук / О.В. Меркулова; Северо – Кавказский государственный технический университет. – Ставрополь, 2009. – 187 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

24. Письмо редактору. Не все молочнокислые бактерии – пробиотики, но некоторые из них таковыми являются// Британский журнал питания, 2010. – 3 с. WWW.CHIL.COM.UA - Национальный медицинский Интернет-конгресс.

25. Guarner F., Malagelada J. R. Bacterial flora of the digestive tract. // Gastroenterology and Hepatology, 2003. –Р. 1-16.

26. Niedzielin K., Kordecki H., Birkenfeld B. A controlled, double-blind, randomized study on the efficacy of Lactobacillus plantarum 299v in patients with irritable bowel syndrome // European Journal of Gastroenterology and Hepatology, 2001. – P. 1143-1147.

27. Bukowska H., Pieczul-Mroz J., Jastrzebska M., Chelstowski K., Naruszewicz M. Decrease in fibrinogen and LDL-cholesterol levels upon supplementation of diet with Lactobacillus plantarum in subjects with moderately elevated cholesterol // Atherosclerosis, 1998. – Р. 437-438.

28. Wullt M., Hagslatt M. L., Odenholt I. Lactobacillus plantarum 299v for the treatment of recurrent Clostridium difficile-associated diarrhoea: a doubleblind,

100

placebo-controlled trial// Scandinavian Journal of Infection Disease, 2003. – Р. 365-367.

29. Tien M. T., Girardin S. E., Regnault B., Le Bourhis L., Dillies M. A., Coppée J. Y. Anti-inflammatory effect of Lactobacillus casei on Shigella-infected human intestinal epithelial cells// Journal of Immunology, 2006. – Р. 1228-1237.

30. Basu S., Paul D. K., Ganguly S., Chatterjee M., Chandra P. K. Efficacy of High-dose Lactobacillus rhamnosus GG in controlling acute watery diarrhoea in Indian children: a randomized controlled trial// Journal of Clinical Gastroenterology, 2008. – Р. 208-213.

31. Zhang L., Li N., Caicedo R., Neu J. Alive and dead Lactobacillus rhamnosus GG decrease tumor necrosis factor-a-induced interleukin-8 production in Caco-2 cells// Journal of Nutrition, 2005. – Р. 1752-1756.

32. Gosselink M. P., Schouten W. R., van Lieshout L. M. Delay of the first onset of pouchitis by oral intake of the probiotic strain Lactobacillus rhamnosus GG// Diseases of the Colon and Rectum, 2004. - Р. 876-884.

33. Kalliomäki M., Salminen S., Poussa T., Arvilommi H., Isolauri E. Probiotics and prevention of atopic disease: 4-year follow-up of a randomized placebo-controlled trial// Lancet, 2003. Р. 1869-1871.

34. Sugita T., Togawa M. Efficacy of Lactobacillus preparation Biolactis powder in children with rotavirus enteritis// Japanese Journal of Pediatrics, 1994. – Р. 2755-2762.

35. Ohman L., Lindmark A. C., Isaksson S., Posserud I., Strid H., Sjövall H., et al. B-cell activation in patients with irritable bowel syndrome (IBS) // Neurogastroenterology and Motility, 2009. – Р. 644-650.

36. Kos B. Probiotic concept: in vitro investigations with chosen lactic acid bacteria, PhD Thesis, Faculty of food Technology and biotechnology, University of Zagreb, Croatia. (2001).

37. Mattila-Sandholm T., Blum S., Collins J. K., Crittenden R., de Vos W., Dunne C., et al. Probiotics: towards demonstrating efficacy// Trends of Food Science and Technology, 1999. – Р. 393-399.

38. Okada Y., Tsuzuki Y., Hokari R., Komoto S., Kurihara C., Kawaguchi A., et al. Anti-inflammatory effects of the genus Bifidobacterium on macrophages by modification of phospho-I kappaB and SOCS gene expression// International Journal of Experimental Pathology, 2009. – Р. 131 - 140.

39. Bakker-Zierikzee A. M., Tol E. A., Kroes H., Alles M. S., Kok F. J., Bindels J. G. Faecal SIgA secretion in infants fed on pre- or probiotic infant formula// Pediatric Allergy Immunology, 2006. - Р. 134-140.

40. Isolauri E., Salminen S. Probiotics: use in allergic disorders: a nutrition, Allergy, mucosal Immunology, and intestinal microbiota (NAMI) research group report// Journal of Clinical Gastroenterology, 2008. – Р. 91-96.

41. Wang K. Y., Li S. N., Liu C. S., Perng D. S., Su Y. C., Wu D. C., et al. Effects of ingesting Lactobacillus- and Bifidobacterium-containing yogurt in subjects with colonized Helicobacter pylori// American Journal of Clinical Nutrition, 2005. – Р. 939-940.

101

42. Зайков С.В. Иммунотропные свойства пробиотиков. Міждисциплінарні проблеми - огляд// Здоровя Украіни, 2013.- С. 35-37.

43. Michetti P., Dorta G., Wiesel P.H., et al. Effect of whey-based culture supernatant of Lactobacillus acidophilus (johnsonii) La1 on Helicobacter pylori infection in human// Digestion, 1999.- № 60. – Р. 203.

44. Silva M., Jacobus N.V., Deneke C., et al. Antimicrobial substance from a human Lactobacillus strain// Antimicrob. Agents Chemother, - 1987. - №31. – Р. 1231.

45. Forestier C., De Champs C., Vatoux C., Joly B. Probiotic activities of Lactobacillus casei rhamnosus: in vitro adherence to intestinal cells and antimicrobial properties// Res. Microbiol, 2001. - №152. - Р. 167.

46. Fedorak R.N., Madsen K.L. Probiotics and prebiotics in gastrointestinal disorders// Curr Opin Gastroenterol, 2004. - №- 20. – Р. 146.

47. Горелов А.В., Усенко Д.В., Елезова Л.И. и др. Использование пробиотических продуктов в лечении кишечных инфекций у детей// Вопросы современной педиатрии, 2005. – С. 47–52.

48. Pedone C.A., Arnaud C.C., Postaire E.R., et al. Multicentric study of the effect of milk fermented by Lactobacillus casei on the incidence of diarrhoea.// Int J Clin Prac, 2000. – Р. 568.

49. Hatakka K., Savilahti E. et al. Effect of long term consumption of probiotic milk on infections in children attending day care centers: double-blind, randomised trial//B. M. J. 2001. 322: 1327.

50. Федотова Т. А. Иммунная недостаточность у детей. Роль дисбактериоза кишечника//Автореф. дис. ... канд. мед. наук., М., 1999.

51. Лыкова Е. А., Воробьев А. А., Боковой А. Г. и др. Нарушения интерферонового статуса у детей с острой респираторной инфекцией и его коррекция бифидумбактерином форте//Журн. микробиол. 2001. -№ 2. С. 62-67.

52. Бляхер М. С., Лопатина Т. К., Жукова В. М. Влияние пробиотиков на продукцию интерферонов и лимфокинов. Пробиотические микроорганизмы - современное состояние вопроса и перспективы использования.: Материалы конф. М., 2002.- С. 29.

53. Kalliomaki M. et. al. Proboitics in primary prevention of atopic disease: a randomized placebo-controlled trial.// Lancet, 2001; 357. – Р. 1076–1079.

54. Niers L.E., Martin R. et al. Panda study.// Allergy, - 2009; 64. – Р. 1341–1358.

55. Biancone L., et al. Cytoskeletal proteins and resident flora // Dig. Liver Dis, — 2002. — V. 34. — S. 2. — P. S34 — 36.

56. Kailasapathy K. Survival and therapeutic potential of probiotic organisms with reference to Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium spp. / K. Kailasapathy, J. Chin // Immunol. Cell Biol, — 2000. — V. 78. — S. 1. — P. 80—88.

57. Juntunen M. et al. Adherence of probiotic bacteria to human intestinal mucus in healthy infants and during rotavirus infection // Clin. Diagn. Lab. Immunol, — 2001. — V. 8, S. 2. — P. 293—296.

102

58. Корниенко Е. А. Современные принципы выбора пробиотиков// «Детские инфекции», 2007. - №3. – С. 64-69.

59. Hoa N.T., Baccigalupi L., Huxham A. et al. Characterization of Bacillus species used for oral bacteriotherapy and bacterioprophylaxis of gastrointestinal disorders// Appl. Environ. Microbiol. – 2000. – 66. - P. 5241-5247.

60. Lee K.H., Jun K.D., Kim W.S. et al. Partial characterization of polyfermenticin SCD, a newly identified bacteriocin of Bacillus polyfermenticus // Lett. Appl. Microbiol, - 2001. – 32. – P. 146-151.

61. Pinchuk I.V., Bressollier P., Verneuil B. et al. In vitro anti- Helicobacter pylori activity of the probiotic strain Bacillus subtilis 3 is due to secretion of antibiotics// Antimicrob. Agents Chemother, 2001. – 45. – P. 3156 – 3161.

62. Sanders M.E., Morelli L., Tompkins T. Spore formers as human probiotics: Bacillus, Sporolactobacillus and Brevibacillus// Comp. Rev. Food Sci. Food Safety, 2003. – 2. – P. 101 – 110.

63. Урдачи М. С., Брессолиер Ф., Пинчук И. Пробиотические штаммы Bacillus clausii: антибактериальная и иммуномодулирующая активность. Университет Бордо, Франция.

64. Фадеенко Г.Д., Можина Т.Л., Черняк А.Н.. Роль пробиотических штаммов Bacillus clausii в антихеликобактерной терапии// Газета «Новости медицины и фармации»11-12, 2009.- С. 285-286.

65. Rask L. T., Ebersbach T., Frøkiær H.. Prebiotics for prevention of gut infections// Trends in Food Science & Technology, 2012. – Р. 70-82.

66. Пробиотики и пребиотики. Всемирная Гастроэнтерологическая Организация (World Gastroenterology Organisation). Практические рекомендации, 2008. – 24 с.

67. Бархатова Т.В. Создание технологий синбиотических продуктов на основе растительных олигосахаридов: дис.... доктора тех. наук / Т.В. Бархатова; Кубанский государственный технологический университет. – Краснодар, 2003. – 266 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

68. Пробиотики и пребиотики. Всемирная Гастроэнтерологическая Организация (World Gastroenterology Organisation). Практические рекомендации, 2008. – 24 с.

69. Цулимов С.В. Что такое лактулоза, или можно ли все – таки купить здоровье? // Переработка молока. Спеиализированный информационный бюллетень, 2002. - № 4 (30). – Стр. 5.

70. Контарева В.Ю. Разработка технологии кисломолочных напитков с бифидогенными свойствами и иммуностимулирующим действием: дис.... канд тех. наук / В.Ю. Контарева; ФГОУ ВПО «Донской государственный аграрный университет». – пос. Персиановский, 2011. – 170 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

71. Федотова М.А. Разработка технологии мороженого с пробиотическими культурами: дис.... канд тех. наук / М.А. Федотова; ФГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии».

103

– Москва, 2008. – 148 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

72. Vos A.P., Rabet L.M., Stahl B., Boehm G., Garssen J. Иммуномодулирующие свойства и возможные механизмы действия неперевариваемых углеводов// Педиатрия, 2008. – Т.87. - №3. – С. 111-127.

73. Scheid M.M.A. et al. Effect of prebiotics on the health of the elderly// Food Research International, 2013. – Р. 426–432.

74. Al-Sheraji, S.H. et al. Prebiotics as functional foods: A review// Journal of Functional Foods, 2013.

75. Максимов А..А. Разработка технологии синбиотического кисломолочного продукта для профилактики дисбиотических состояний: дис.... канд тех. наук / А. А. Максимов; ФГОУ ВПО «Московский государственный университет прикладной биотехнологии». – Москва, 2010. – 146 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

76. Бурлакова Е.В. Реализация свойств растительных пребиотических ингредиентов в биотехнологии и контроле качества бифидопродуктов: дис.... канд. тех. наук / Е.В. Бурлакова; Кубанский государственный технологический университет. – Ставрополь, 2009. – 124 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

77. D. Rodrigues, T.A.P. Rocha-Santos, C. I. Pereira, A. M. Gomes, F. Xavier Malcata, A.C. Freitas. The potential effect of FOS and inulin upon probiotic bacterium performance in curdled milk matrices// LWT - Food Science and Technology (44), 2011 Р. 100-108.

78. S. M. Pandey, H.N. Mishra. Optimization of the prebiotic & probiotic concentration and incubation temperature for the preparation of synbiotic soy yoghurt using response surface methodology// LWT - Food Science and Technology 62, 2015. – Р. 458-467.

79. Г.А. Гореликова, М.С. Горбунчикова. Технология получения биологической активной добавки из пшеницы, обогащенной селеном// ПОЛЗУНОВСКИЙ ВЕСТНИК № 3/2 2011. – С. 137-140.

80. http://www.allbest.ru/ 81. Мартовщук В.И. Научно-практические основы получения

модифицированных жиров и жировых полуфабрикатов методом механохимической активации: дис. … д-ра техн. наук: 05.18.06. Краснодар, 2000. 220 с.

82. Химический состав и пищевая ценность шелушеного обыкновенного и краснозерного риса/ А.А. Шаззо [и др.] // Известия вузов. Пищевая технология. 2009. №2-3. С. 117-118.

83. Сержантов Григорий Иванович. СПОСОБПОЛУЧЕНИЯБИОЛОГИЧЕСКИАКТИВНОЙДОБАВКИ. Заявка 2008152132/15, 29.12.2008. Опубликовано: 10.05.2010. Бюл. No 13. RU 2 388 483 C1.

84. RU 2377930. Сержантов Григорий Иванович

104

85. Гречук Е.Ю. Разработка технологии комбинированного кисломолочного продукта для детей школьного возраста. Автореф…диссер….на соиск. канд.т.н. Семипалатинск, 2000. – 25 с.

86. Ran Su, Xiao-Li Zhu, Dai-Di Fan, Yu Mi, Chan-Yuan Yang, Xin Jia. Encapsulation of probiotic Bifidobacterium longum BIOMA 5920 with alginate–human-like collagen and evaluation of survival in simulated gastrointestinal conditions//International Journal of Biological Macromolecules 49 (2011). - Р. 979– 984.

87. Chávarri M., Marañón I., Ares R., C. Ibáñez F., Marzo F., del Carmen Villarán M. Microencapsulation of a probiotic and prebiotic in alginate-chitosan capsules improves survival in simulated gastro-intestinal conditions//International Journal of Food Microbiology, 142 (2010). Р. - 185–189.

88. Ананьева Н.В., Ганина В.И., Нефедова Н.В., Габрильян Г.Р. Применение иммобилизованных форм пробиотических бактерий в производстве молочных продуктов// Молочная промышленность, №11, 2006. – 46-47 с.

89. Chen, M.J., Chen, K.N. Applications of probiotic encapsulation in dairy products. In: Lakkis, Jamileh M. (Ed.), Encapsulation and Controlled Release Technologies in Food Systems. Wiley-Blackwell, USA, 2007. - Р. 83–107.

90. Ильюшенко Е.В. Инкапсулирование биологически активных веществ с использованием обратных микроэмульсий//Автореф. дис. ... канд. хим. наук., М., 2012.

91. Nazzaro et al. Microencapsulation in food science and biotechnology// Current Opinion in Biotechnology, 2012, 23:182–186.

92. Champagne C.P., Kailasapathy K. Encapsulation of probiotics. In: Garti, N. (Ed.), Delivery and Controlled Release of Bioactives in Foods and Nutraceuticals. Woodhead publishing Ltd., Cambridge, UK, 2008. - Р. 344–369.

93. Zuidam N.J., Shimoni E. Overview of microencapsulates for use in food products or processes and methods to take them. In: Zuidam, N.J., Nedovic, V. (Eds.), Encapsulation Technologies for Active Food Ingredients and Food Processing. Springer-Verlag, New York Inc., 2009. - Р. 3–29.

94. Picot A., Lacroix C. Encapsulation of Bifidobacteria in whey protein-based microcapsules and survival in stimulated gastrointestinal conditions and in yoghurt. International Dairy Journal 14 (6), 2004. – Р. 505–515.

95. Ding W.K., Shah N.P. Acid, bile, and heat tolerance of free and microencapsulated probiotic bacteria. Journal of Food Science 72 (9), 2007. – Р. 446–450.

96. Poncelet D., Dreffier C., Subra-Paternault P., Vandamme T.F. Introduction aux techniques de microencapsulation. In: Vandamme, T., Poncelet, D., Subra-Paternault, P. (Eds.), Microencapsulation: des Sciences aux Technologies. Ed. Tec& doc, Paris, 2007. - Р. 3–7.

97. Burgain J., Gaiani C., Linder M., Scher J. Encapsulation of probiotic living cells: From laboratory scale to industrial applications. Journal of Food Engineering 104, 2011. - Р.467–483.

105

98. Cook M.T., Tzortzis G., Charalampopoulos D., Khutoryanskiy V. V. Production and evaluation of dry alginate- chitosan microcapsules as an enteric delivery vehicle for probiotic bacteria. //Biomacromolecules, 2011. – Р. 2834–2840.

99. Cook M.T., Tzortzis G., Charalampopoulos D.,. Khutoryanskiy V. V. Microencapsulation of probiotics for gastrointestinal delivery. Review// Journal of Controlled Release, - 2012. – Р. 56–67.

100. Rowley J.A., Madlambayan G., Mooney D.J. Alginate hydrogels as synthetic extracellular matrix materials. Biomaterials 20 (1), 1999. – Р. 45–53.

101. Krasaekoopt W., Bhandari B., Deeth H. Evaluation of encapsulation techniques of probiotics for yoghurt. International Dairy Journal 13 (1), 2003. – Р. 3–13.

102. Paques J. P., E. van der Linden, Cees J.M. van Rijn, Sagis L. M.C. Preparation methods of alginate nanoparticles// Advances in Colloid and Interface Science, 2014. - P.163–171.

103. Smidsrod O., Skjakbraek G. Alginate as immobilization matrix for cells// Trends Biotechnol. № 8, 1990. - Р. 71–78.

104. Martinsen A., Skjakbraek G., Smidsrod O. Alginate as immobilization material.1. Correlation between chemical and physical-properties of alginate gel beads// Biotechnol. Bioeng. 33, 1989. – Р. 79–89.

105. Skjakbraek G., Grasdalen H., Smidsrod O. Inhomogeneous polysaccharide ionic gels// Carbohydr. Polym. 10, 1989. – Р. 31–54.

106. Tai I.T., Sun A.M. Microencapsulation of recombinant cells—a new delivery system for gene-therapy// FASEB J. 7, 1993.- Р. 1061–1069.

107. Weber M., Steinert A., Jork A., Dimmler A., Thurmer F., Schutze N., Hendrich C., Zimmermann U. Formation of cartilage matrix proteins by BMP-transfected murine mesenchymal stem cells encapsulated in a novel class of alginates// Biomaterials 23, 2002. – Р. 2003–2013.

108. Wright B., Cave R.A., Cook J.P., Khutoryanskiy V.V., Mi S., Chen B., Leyland M., Connon C.J. Enhanced viability of corneal epithelial cells for efficient transport/storage using a structurally modified calcium alginate hydrogel// Regen.Med. 7, 2012. – Р. 295–307.

109. Lim F., Sun A. M. Microencapsulated islets as bioartificial endocrine pancreas// Science, 1980. – Р.239-267.

110. Draget K.I., Braek G.S., Smidsrod O. Alginic acid gels - the effect of alginate chemical-composition andmolecular-weight// Carbohydr. Polym. 25, 1994.- Р. 31–38.

111. Vivek K.B. Use of encapsulated probiotics in dairy based foods// International Journal of Food, Agriculture and Veterinary Sciences, 2013. – P. 188-199.

112. Cook M. T., Tzortzis G., Khutoryanskiy V. V., Charalampopoulos D. Layer-by-layer coating of alginate matrices with chitosan–alginate for the improved survival and targeted delivery of probiotic bacteria after oral administration//J. Mater. Chem. B, 2013. P. - 52–60.

106

113. Amine K. M., Champagne C. P., Raymond Y. etc. Survival of microencapsulated Bifidobacterium longum in Cheddar cheese during production and storage//Food Control 37, 2014. – P. 193-199.

114. Corbo M. R., Bevilacqua A., Gallo M., Speranza B., Sinigaglia M. Immobilization and microencapsulation of Lactobacillus plantarum: Performances and in vivo applications// Innovative Food Science and Emerging Technologies 18, 2013. – Р. 196–201.

115. Se-Jin Kim, S. Y. Cho, Sae Hun Kim, Ok-Ja Song, II-Shik Shin, Dong Su Cha, Hyun Jin Park. Effect of microencapsulation on viability and other characteristics in Lactobacillus acidophilus ATCC 43121//LWT 41, 2008. – Р. 493–500.

116. Amine K. Ma., Claude P. Champagne, Stéphane Salmieri, Michel Britten, Daniel St-Gelais, Patrick Fustier, Monique Lacroix. Effect of palmitoylated alginate microencapsulation on viability of Bifidobacterium longum during freeze-drying//LWT - Food Science and Technology 56, 2014. – Р. 111-117.

117. Imen Trabelsi, Dorra Ayadi, Wacim Bejar, Samir Bejar,Hichem Chouayekh, Riadh Ben Salah. Effects of Lactobacillus plantarum immobilization in alginatecoated with chitosan and gelatin on antibacterial activity//International Journal of Biological Macromolecules 64, 2014. – Р. 84– 89.

118. Imen Trabelsi, Wacim Bejar, Dorra Ayadi, Hichem Chouayekh, Radhouane Kammoun, Samir Bejar, Riadh Ben Salah. Encapsulation in alginate and alginate coated-chitosan improved the survival of newly probiotic in oxgall and gastric juice// International Journal of Biological Macromolecules 61, 2013. – Р. 36– 42.

119. María Chávarri, Izaskun Marañón, Raquel Ares, Francisco C. Ibáñez, Florencio Marzo, María del Carmen Villarán. Microencapsulation of a probiotic and prebiotic in alginate-chitosan capsules improves survival in simulated gastro-intestinal conditions//International Journal of Food Microbiology 142, 2010. - Р. 185–189.

120. Mariya I. Brachkova, Maria A. Duarte, Joгo F. Pinto. Preservation of viability and antibacterial activity of Lactobacillus spp. in calcium alginate beads//European Journal of Pharmaceutical Sciences 41, 2010. – Р. 589–596.

121. Annan N.T., Borza A.D., Truelstrup L. Hansen. Encapsulation in alginate-coated gelatin microspheres improves survival of the probiotic Bifidobacterium adolescentis 15703T during exposure to simulated gastro-intestinal conditions//Food Research International 41, 2008. – Р. 184–193.

122. Walfred Rosas-Flores, Emma Gloria Ramos-Ramirez, Juan Alfredo Salazar-Montoya. Microencapsulation of Lactobacillus helveticus and Lactobacillus delbrueckii using alginate and gellan gum// Carbohydrate Polymers 98, 2013. – Р. 1011– 1017.

123. Gildas Komenan Gbassi, Thierry Vandamme, Saïd Ennahar, Eric Marchioni. Microencapsulation of Lactobacillus plantarum spp in an alginate matrix coated with whey proteins// International Journal of Food Microbiology 129, 2009. – Р. 103–105.

107

124. Xiao Yan Li, Xi Guang Chen, Zhong Wu Sun, Hyun Jin Park, Dong-Su Cha. Preparation of alginate/chitosan/carboxymethyl chitosan complex microcapsules and application in Lactobacillus casei ATCC 393// Carbohydrate Polymers 83, 2011. – Р. 1479–1485.

125. Milad Fathi, Angel Martın, David Julian McClements. Nanoencapsulation of food ingredients using carbohydrate based delivery systems// Trends in Food Science & Technology, 2014. – P. 1-22.

126. Paul de Vos, Marijke M. Faas, Milica Spasojevic, Jan Sikkema. Encapsulation for preservation of functionality and targeted delivery of bioactive food components// International Dairy Journal, 2010.- P. 292–302.

127. Martin-Dejardin F., Ebel B., Lemetais G., Nguyen Thi Minh H., Gervais P., Cachon R., Chambin O. A way tofollow the viability ofencapsulated Bifidobacterium bifidum subjected to a freeze-drying process inorder totarget the colon:Interest offlowcytometry// European Journal of Pharmaceutical Sciences 49, 2013. – Р. 166–174.

128. Graziela B. B., Marco A. Ayub. Effect of microencapsulation on survival of Lactobacillus plantarum in simulated gastrointestinal conditions, refrigeration, and yogurt. Journal of Food Engineering 103, 2011. – Р. 123–128.

129. Sawaminee Nualkaekul, Michael T. Cook, Vitaliy V. Khutoryanskiy, Dimitris Charalampopoulos. Influence of encapsulation and coating materials on the survival of Lactobacillus plantarum and Bifidobacterium longum in fruit juices. Food Research International 53, 2013. – Р. 304–311.

130. Wan-Ping Voo, Pogaku Ravindra, Beng-Ti Tey, Eng-Seng Chan. Comparison of alginate and pectin based beads for production of poultry probiotic cells//Journal of Bioscience and Bioengineering VOL. 111 No. 3, 2011. – Р. 294–299.

131. Sandoval-Castilla O., Lobato-Calleros C., Garcнa-Galindo H.S., Alvarez-Ramнrez J., Vernon-Carter E.J. Textural properties of alginate–pectin beads and survivability of entrapped Lb. casei in simulated gastrointestinal conditions and in yoghurt// Food Research International 43, 2010. – Р. 111–117.

132. Clarice Gebara, Karina S. Chaves, Maria Cecília E. Ribeiro, Flavia N. Souza, Carlos R.F. Grosso, Mirna L. Gigante. Viability of Lactobacillus acidophilus La5 in pectin–whey protein microparticles during exposure to simulated gastrointestinal conditions// Food Research International 51, 2013. – Р. 872–878.

133. Camelin I, Lacroix C, Paquin C, Prevost H, Cachon R, Divies C. Effect of chelatants on gellan gel rheological properties and setting temperature for immobilization of living bifi dobacteria’, Biotechnol Prog, 9, 1993. - P. 291–297.

134. W. Krasaekoopt, B. Bhandari. Properties and applications of different probiotic delivery systems//Woodhead Publishing Limited, 2012.

135. Joint FAO/WHO Expert Committee on Food Additives//Summary report of the eighty-second meeting of JECFA -JECFA/82/SC, 2016. – 19 р.

136. Tobacman J. K. Effects of carrageenan in animal experiments// Environ Health Perspect, 2001. 109(10):983; PMCID: PMC1242073.

137. Mortazavian, A.M., Azizi, A., Ehsani, M.R., Razavi, S.H., Mousavi, S.M., Sohrabvandi, S., Reinheimer, J.A. Survival of encapsulated probiotic bacteria

108

in Iranian yogurt drink (Doogh) after the product exposure to simulated gastrointestinal conditions. Milchwissenschaft 63 (4), 2008. – Р. 427–429.

138. Anal, A.K., Singh, H. Recent advances in microencapsulation of probiotics for industrial applications and targeted delivery. Trends Food Science and Technology 18 (5), 2007. - Р. 240–251.

139. Crittenden, R., Laitila, A., Forsell, P., Matto, J., Saarela, M., Mattila-Sandholm, T., Myllarinen, P. Adhesion of bifidobacteria to granular starch and its implications in probiotic technologies. Applied and Environmental Microbiology 67 (8), 2001. – Р. 3469–3475.

140. Бепеева А.Е. Исследование и разработка технологии кисломолочного продукта с инкапсулированными пробиотиками// диссер. на соиск. степени PhD. – Семей, 2016. – 167 с.

141. Конь И.Я. Пробиотические и кисломолочные продукты в питании детей раннего возраста// Журн. «Лечащий врач», 2007. – № 1.- электронный ресурс.

142. Семенихина В.Ф., Рожкова И.В., Бегунова А.В. Особенности использования бифидобактерий при производстве пробиотических кисломолочных продуктов // Журн. «Наука - производству», информационный бюллетень, 2011. - №2. – С. 15-17.

143. Боранкулова А.С. Использование бифидобактерий в производстве кисломолочных напитков, 2013. - № 2.

144. Бархатова Т.В. Питательные среды для бифидобактерий: Учебное пособие для работников лабораторий молочной промышленности и биотехнологов / Т.В. Бархатова, Т.Н. Садовая// Краснодар, Изд – во КРИА, 2003. – 20 с.

145. Васюков М.С. Новые виды бифидосодержащих продуктов / М.С. Васюков, В.В.Верин// Молочная промышленность, №1. – 2004. – 41 с.

146. Бархатова Т.В. Бифидосодержащие молочные продукты Краснодарского края / Т.В. Бархатова// Молочная промышленность, №5, 2003. – 40 с.

147. Фрампольская Т.В. Бифидобактерии и их использование в технологии молочных продуктов: Учебное пособие / Т.В. Фрампольская, - Краснодар, Изд – во КРИА, 2001. – 40 с.

148. Бурлакова Е.В. Реализация свойств растительных пребиотических ингредиентов в биотехнологии и контроле качества бифидопродуктов: дис.... канд. тех. наук / Е.В. Бурлакова; Кубанский государственный технологический университет. – Ставрополь, 2009. – 124 с. (Сайт Электронной библиотеки диссертаций Российской государственной библиотеки http://diss.rsl.ru/).

149. Bogea T., Remigy M., Vaudainec S., Tanguy J., Bourdet-Sicardc R., Sylvie van der Werf. A probiotic fermented dairy drink improves antibody response to influenza vaccination in the elderly in two randomised controlled trials// Vaccine, 2009. – Р. 5677–5684.

150. Самойлов В.А., Нестеренко П.Г., Суюнчив О.А. Молочные продукты пробиотической направленности // Молочная промышленность, 2007. - №7. – С. 45-46.

109

151. Kasımoğlu A., Göncüoğlu M., Akgün S. Probiotic white cheese with Lactobacillus acidophilus//International Dairy Journal 14, 2004. – Р. 1067–1073.

152. Maragkoudakis P. A., Miaris C., Rojez P., Manalis N., Magkanari F., Kalantzopoulos G., Tsakalidou E. Production of traditional Greek yoghurt using Lactobacillus strains with probiotic potential as starter adjuncts// International Dairy Journal 16, 2006. – Р. 52–60.

153. Saarela M. H. Probiotic functional foods//Woodhead Publishing Limited, 2011. – Р. 425 – 448.

154. Stanton C., Gardiner G., Lynch P. B., Collins J. K., Fitzgerald G., Ross R. P. Probiotic Cheese// Int. Dairy Journal 8, 1998. – Р. 491-496.

155. Наследова Л.Ф. Еще раз о лактулозе Л.Ф. Наследова // Молочная промышленность. – 2009. №9. – С. 68-69.

156. Патент № 2316222 Российская Федерация, МПК A23G009/04, A23G009/36. Способ получения мороженого «Гармония» / Храмцов А. Г., Половянова А. В. Рябцева С. А., Евдокимов И. А., Анисимов С. В., Козлова Е. А.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО "Северо-Кавказский государственный технический университет"- N 2005118221/13; заявл. 14.06.05; опубл. 20.12.06.

157. Патент № 2134988 Российская Федерация, МПК A23G009/02, A23G009/00. Композиция для приготовления мороженого «Вета» и «Солнышко» / Дыкало Н.Я., Ласка М.А., Семенов Е.А., Сухачева В.Ю., Ким В.В., Клявина Т.А., Калина В.К.; заявитель и патентообладатель ЗАО "РАМОЗ" - N 98116992; заявл. 14.09.98; опубл. 27.08.99.

158. Патент № 2210248 Российская Федерация, МПК A23G009/04, A23G009/00, A23G009/02. Способ получения мороженого / Храмцов А.Г., Половянова А.В., Рябцева С.А., Евдокимов И.А., Анисимов С.В., Кильдюшева И.А.; заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технический университет - N 2000115226/13; заявл. 19.06.00; опубл. 20.08.03.

159. Рябцева С.А. Кисломолочное мороженое с лактулозой С.А. Рябцева, В.Р. Ахмедова, М.А. Брацихина // Молочная промышленность. – 2013. №1. – С. 76-77.

160. Патент № 2426437 Российская Федерация, МПК A23C9. Способ производства кисломолочного продукта / Брацихина М.А., Рябцева С.А., Храмцов А. Г.; заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технический университет - N 2009144808/10,; заявл. 02.12.09, опубл. 20.08.11.

161. Патент № 2009124005 Российская Федерация, МПК A23C23/00. Способ производства сметанного продукта с кедровым жмыхом, сиропом лактулозы и льняным маслом / Бараников А. И., Евдокимов И. А., Крючкова В. В.,

162. Червякова О. В., Тищенко Е. Ю.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Донской государственный аграрный университет - N 2009124005/10; заявл. 23.06.09, опубл. 27.12.10.

163. Патент № 2009126259 Российская Федерация, МПК A23C23/00. Способ производства творожного продукта, обогащенного кедровым жмыхом,

110

лактулозой, сывороточными белками и ферментированными сливками / Бараников А. И., Евдокимов И. А., Крючкова В. В., Алексеев А.Л., Тариченко А. И., Клопова А. В., Сорокина Л. В.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Донской государственный аграрный университет - N 2009126259/10; заявл. 08.07.09, опубл. 20.01.11.

164. Патент № 2332018 Российская Федерация, МПК A23C23/00. Способ производства сыра из молочной сыворотки / Храмцов А. Г., Евдокимов И. А., Рябцева С. А., Кубанская Д. М., Суюнчев О. А., Дыкало Н. Я.; заявитель и патентообладатель Северо-Кавказский государственный технический университет - N 2006136464/13,; заявл. 16.10.06, опубл. 27.08.2008.

165. Патент № 2447670 Российская Федерация, МПК A23C9/13. Способ производства кефирного бионапитка / Евдокимов И. А., Крючкова В. В., Контарева В.Ю.; заявитель и патентообладатель ФГОУ ВПО Донской государственный аграрный университет - N 2010113466/13,; заявл. 21.05.10, опубл. 20.04.12.

166. Патент № 2491826 Российская Федерация, МПК A23C21/00. Способ производства напитка на основе молочной сыворотки /

167. Брыкалов А. В., Пилипенко Н. Ю.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО Кубанский государственный аграрный университет - N 2012113512/13,; заявл. 07.03.12, опубл. 10.09.13.

168. Павлова Т.А. Функциональные ингредиенты для кислосливочного масла «На здоровье» Т.А. Павлова, Вышемирский Ф.А., Топникова Е.В. // Сыроделие и маслоделие – 2011. №2. – С. 40-41.

169. Назарова Н.Ю. Кефирный продукт, обогащенный лактулозой Н.Ю. Назарова // IV Международная студенческая электронная научная конфе-ренция «Студенческий научный форум» - 15 февраля – 31 марта 2012 г. – С. 1-7.

170. Цыганова Т.Б. Хлеб с лактулозой Т.Б. Цыганова, И.А. Стальнова // Кондитерское и хлебопекарное производство. – 2009. №11. – С. 26-28.

171. Стальнова И.А. Разработка технологии хлебобулочных изделий для лиц, страдающих дисбактериозом кишечника / И.А. Стальнова Автореферат дис. к.т.н., Москва, МГУ, 2009. – 27 с.

172. Окара А.И. Мясосодержащие полуфабрикаты, обогащенные лактулозой А.И. Окара, Алешков А.В., Каленик Т.К. // Мясная индустрия. – 2010. №10. – С. 53-56.

173. Патент № 2442423 Российская Федерация, МПК A22C11/00,   A23L1/317. Способ производства вареных колбас / Барыбина Л. И., Постников С. И., Марченко В. В., Куликов Ю. И., Шипулин В. И., Лукьянченко Н. П., Лайкова Е. П.; заявитель и патентообладатель ООО НПФ "Здоровое питание" - N 2007113424/13; заявл. 10.04.07, опубл. 20.02.12.

174. Патент № 2236157 Российская Федерация, МПК A23B4, A23L1/31, A23L1/314. Консервы на мясной основе для детей раннего возраста / Устинова А.В., Чеботарева Е.В., Номероцкая Н.Ф., Белякина Н.Е., Тимошенко Н.В., Верхососова А.В.; заявитель и патентообладатель Устинова А.В., Чеботарева

111

Е.В., Номероцкая Н.Ф., Белякина Н.Е., Тимошенко Н.В., Верхосо-сова А.В. - 2002122530/13,; заявл. 22.08.02, опубл. 20 09.04.

175. Ярцева Н.В. Изучение органолептических и технологических котлет из рыбных фаршей с добавлением лактулозы Н.В. Ярцева, Н.В. Долганова // Технология переработки гидробионтов – 2010. № 4. – С. 125-129.

176. Патент № 2113456 Российская Федерация, МПК C12C3/00, A23L1/09. Добавка к алкогольным напиткам / Дыкало Н. Я.; Ким В. В.; Шолобода Б. Ф.; Семенов Е. А.; Евдокимов И. А.; Серов А. В.; Киселев Н. А.; заявитель и патентообладатель Дыкало Н. Я.; Ким В. В.; Шолобода Б. Ф.; Семенов Е. А.; Евдокимов И. А.; Серов А. В.; Киселев Н. А. - N 97102993/13; заявл. 28.02.97, опубл. 20.06.98.

177. Патент № 2358460 Российская Федерация, МПК A23L1/24. Майонез, обогащенный лактулозой / Руденков А. А., Баранова О. В., Мирошников С. А., Белова А. Г.; заявитель и патентообладатель ГОУ ВПО Оренбургский государственный университет - N 2006125282/13; заявл. 13.07.06, опубл. 20.06.09.

178. Патент № 2160584 Российская Федерация, МПК A61К7, А61К31/715. Биологически активная добавка для косметических средств / Дыкало Н.Я., Семенов Е.А., Чугреев М.К., Цулимов С.В., Кондратович П.И.; заявитель и патентообладатель Н.Я. Дыкало, Е.А. Семенов, М.К. Чугреев, С.В. Цулимов, П.И. Кондратович - N 99120167/14,; заявл. 23.09.99, опубл. 20.12.00.

179. Герасимова В.А. Использование подслащивающих веществ в производстве пищевых продуктов В.А. Герасимова, Е.С. Белокурова // Технико-технологические проблемы сервиса – 2010. №2 (12). – С. 53-57.

180. Патент № 2049655 Испания, МПК A61K31/70, C13K13/00, (IPC1-7), A61K31/70, C13K13/00. Новое применение лактулозы в диетологии / Gutierrez Luengo Pilar; заявитель и патентообладатель Gutierrez Luengo – N 19920002000 19921008; опубл. 16.04.94.

181. Патент № 1325727 Великобритания, МПК A21D2/18; A23L1/236; C12P19/12; C12P19/44; C13B10/14; C13K13/00; (IPC1-7): A23L1/26; C07D7/46. Процесс производства лактулозы и продукты, содержащие лактулозу / Нayashibara CO; заявитель и патентообладатель Нayashibara CO – N GB 19700036991 19700730; опубл. 08.08.73.

182. Патент № 103355404 Китайская Народная Республика, МПК A23C9/123; A23C9/13. Метод производства йогурта, содержащего пребиотик / Ma Jian; заявитель и патентообладатель Ma Jian – N 20131328386 20130731; опубл. 23.10.13.

183. Патент № 102754694 Китайская Народная Республика, МПК A23C9/152; A23C9/18. Метод производства сухого таблетированного козьего молока, содержащего пребиотик / He Chen; Zhenxing Ma; Guowei Shu; Qi Ma; Tao Qin; заявитель и патентообладатель Shanxi Res Inst of agricultural products proc technology – N 20121237539 20120710; опубл. 23.10.12.

184. Патент № 06205653 Япония, МПК A23K1/16; A23L1/30; A23L1/304; A61K31/70; A61K31/702; A61P3/00; A61P3/02; C07H3/06. Минеральный сорбирующий промотор, содержащий в качестве активного ингредиента

112

олигасахарид – лактулозу / Takada Yukihiro; Yanagidaira Shuichi; Aoe Seiichiro; Morita Minoru; Kobayashi Tomoko; Kato Takeshi; заявитель и патентообладатель Snow Brand Milk prod co LTD – N 19930016856 19930108 ; опубл. 26.07.94.

185. Mizota T., Tamura V., Tomita V. Lactulose as a sugar with physiological significance [Тext] // Bull. Int. Dairy Fed. – 1987. - № 212. – Р. 69-7.

186. Mizota T. Functional and nutritional food containing bifidogenic factors [Тext] // Bull. Int. Dairy Fed. – 1996. - № 244. – Р. 313.

187. Красноперова Е.Ф. Разработка технологии кисломолочного продукта с синбиотическими свойствами [Текст]: Диссертация канд. техн. наук. – Павлодар, 2007 – 207 с.

188. Камербаев А. Ю. Биотехнологические аспекты получения кисломолочного напитка на основе козьего молока А. Ю. Камербаев, З. В.Каткадамова // Инновационные технологии в пищевой промышленности: материалы XI Международной научно-практической конференции (Минск, 3-4 октября 2012 г.) / Национальная академия наук Беларуси, РУП "Научно-практический центр Национальной академии наук Беларуси по продовольствию". - Минск, 2012. - С. 205-208. - Библиогр. в конце ст.

189. ТУ 9222-089-18008485-14.190. Электронный ресурс http://nuko.lv.191. Электронный ресурс bellaktbaby.com192. Отраслевой портал unipack.ru.193. Пат. 31516 Республика Казахстан, МПК51 A23C 9/12, A23C 9/127,

A23C 9/13. Способ производства кисломолочного напитка с инкапсулированными пробиотиками // Какимов А.К., Какимова Ж.Х., Мирашева Г. О., Байбалинова Г. М., Есимбеков Ж.С. - Бюл. №12, опубл. 30.09.2016. – с. 145-146.

113

ОГЛАВЛЕНИЕ

Предисловие 31 Классификация и определение биологически активных

добавок5

1.1 Нутрицевтики 71.2 Парафармацевтики 91.3 Пробиотики, пребиотики и пробиотические продукты 91.4 История изучения БАД 112 Характеристика и роль пробиотиков 132.1 Классификация и характеристика микроорганизмов –

пробиотиков14

2.1.1 Краткая характеристика бифидобактерий 162.1.2 Некоторые свойства пробиотиков рода Lactobacillus 182.1.3 Свойства микроорганизмов рода Streptococcus 192.2 Иммуномодулирующие свойства пробиотиков 203 Пребиотики 273.1 Волокноподобные неперевариваемые олигосахариды 273.2 Биологически активные вещества 293.3 Полисахариды пищевых волокон (ПВ) 293.4 Иммуномодулирующие свойства пребиотиков 304 Синбиотические препараты 315 Современные технологии получения БАД 335.1 Технология получения биологически активной добавки из

пшеницы, обогащенной селеном33

5.2 Технология получения биологически активной добавки из пивной дробины

37

5.3 Инновационная технология получения БАД на основе риса-зерна

42

5.4 Способ получения БАД из плодов зеленого грецкого ореха 475.5 Способ получения БАД из сырья природного

происхождения – тел пчел49

5.6 Разработка технологии комбинированного кисломолочного продукта для детей школьного возраста

53

6 Новые технологии в получении БАД 576.1 Определение и цели инкапсулирования 576.2 Материалы для инкапсулирования клеток пробиотиков 606.2.1 Альгинат 606.2.2 Хитозан 646.2.3 Пектин в инкапсулировании пробиотиков 666.2.4 Другие полимеры в инкапсулировании пробиотиков 696.2.5 Инкапсулирование пробиотика Lactobacillus casei в

пектинат кальция и исследование степени выживаемости в условиях, имитирующих желудочно-кишечный тракт

74

114

7 Использование БАД в производстве молочных продуктов 847.1 Использование пробиотиков в производстве молочных

продуктов84

7.1.1 Paзpaбoткa peцeптуpы киcлoмoлoчнoгo пpoдуктa c инкaпcулиpoвaнными пpoбиoтикaми

86

7.2 Использование пребиотиков в производстве молочных продуктов

91

Список использованной литературы 99Оглавление 114

115

Какимов А.К., Какимова Ж.Х., Жарыкбасова К.С., Бепеева А.Е., Байбалинова Г.М., Мирашева Г.О.

ТЕХНОЛОГИЯ ПОЛУЧЕНИЯ И ИСПОЛЬЗОВАНИЯ БИОЛОГИЧЕСКИ АКТИВНЫХ ДОБАВОК В ПРОИЗВОДСТВЕ

МОЛОЧНЫХ ПРОДУКТОВ

Учебное пособие

116