Синбиотики в технологии молочных продуктов

Приоритетные направления государственной политики в области здорового питания на период до 2020 года предусматривают сохранение и укрепление здоровья населения путем удовлетворения потребности в полноценном и сбалансированном питании (Указ президента РФ № 120 «Об утверждении Доктрины продовольственной безопасности РФ» от 30.01.2010 г.). Реализация этой тенденции предусматривает стимулирование развития отечественного производства пищевых продуктов массового потребления, в том числе функциональных ингредиентов и продуктов питания на их основе.

Правительством РФ издано распоряжение № 1873-р от 25.10.2010 г. «Основы государственной политики Российской Федерации в области здорового питания населения на период до 2020 года», согласно которому создание комплекса мероприятий, направленных на удовлетворение потребностей различных групп населения в здоровом питании с учетом их традиций, привычек и экономического положения является актуальным и своевременным.

Неотъемлемой частью питания современного человека являются молоко и молочные продукты. Для обеспечения национальной продовольственной безопасности и увеличения производства конкурентоспособной продукции необходимо развитие рынка молока.

Проблемы производства и потребления молока и молочных продуктов приобретают всё большую актуальность и с нарастающей степенью входят в зависимость от общих тенденций развития мирового рынка продовольствия.

Изменения в молочном подкомплексе обусловлены процессами глобализации мировой экономики, преобразованием рынка молока и молочных продуктов, изменениями социальных моделей питания населения, отражающихся на структуре агропродовольственных рынков, ростом уровня информационно-технического обеспечения, ухудшением экологической ситуации, достижениями мировой науки в данной области.

В настоящее время, как в России, так и за рубежом в молочной промышленности наблюдается тенденция совершенствования традиционных продуктов питания, а также создания принципиально нового поколения пищевых продуктов, отвечающих концепции здорового питания.

Большое значение уделяется синбиотическим продуктам, которые оказывают выраженное функциональное воздействие на организм человека за счёт комплексного действия пробиотических и пребиотических компонентов.

Одним из важнейших факторов определяющих состояние здоровья населения, является питание. Правильно организованное питание — одно из важнейших условий здорового образа жизни. Обеспечение адекватным питанием, в том числе функциональным для детерминированных групп потребителей с учетом возраста, пола, рода деятельности является важнейшей гуманистической и нутрициологической проблемой. Данная проблема должна быть реализована в соответствии с ФЗ-88 и ФЗ-163 «Технический регламент на молоко и молочную продукцию».

Реальным решением этой проблемы является разработка новых технологий продуктов функционального назначения, удовлетворяющих не только физиологические потребности организма человека в пищевых веществах и энергии, но и выполняющих профилактические и лечебные функции. Одна из областей активных исследований в области функционального питания — поддержание микроэкологического равновесия в желудочно-кишечном тракте. Следует отметить, что микробиоценоз макроорганизма представляет собой высокочувствительную индикаторную систему, которая реагирует количественными и качественными сдвигами на изменение состояния здоровья организма. В этой связи весьма перспективным в настоящее время считается направление, связанное с получением продукции с пробиотическими, пребиотическими и синбиотическими свойствами. Наиболее эффективный путь нормализации дисбаланса кишечного микробиоценоза заключается в применении синбиотиков (комплекс пробиотиков и пребиотиков) и продуктов на их основе, так как при этом, не только имплантируются вводимые микроорганизмы, но и стимулируется собственная микрофлора. Значение подобной продукции весьма актуально для России, в которой значительные слои населения проживают в экологически неблагоприятных регионах, работают в условиях вредных физических, химических и прочих воздействий, недостаточно или несбалансированно питаются, что приводит к возникновению кишечных дисбактериозов.

Научно-технические основы получения пробиотических молочнокислых заквасок и бактериальных концентратов, и их использование при производстве функциональных молочных продуктов были заложены отечественными исследователями Нобелевским лауреатом И. И. Мечниковым, С. А. Королевым, Н. С. Королевой, Л. А. Банниковой, В. М. Богдановым, В. Ф. Семенихиной, Б. А. Шендеровым, В. И. Ганиной, а также зарубежными учеными, лауреатами премии им. И. И. Мечникова, учрежденной Международной молочной федерацией (IDF), L. McKay (США), Т. Mitsuoka (Япония), G. Reid, A. Bruce (Канада) и др.

Следует отметить, что большое внимание при производстве функциональных молочных продуктов уделяется закваскам прямого внесения, при этом в нашей стране зачастую используются дорогостоящие импортные бакконцентраты. Несмотря на значительное количество исследований, посвященных получению бакконцентратов с криозамораживанием микробной массы, в нашей стране практически отсутствуют промышленные биотехнологии, имеющие значительный экономический потенциал. Сегодня перспективным приемом в создании синбиотических функциональных продуктов является поиск и внедрение в производство субстанций природного происхождения, обладающих одновременно технологической и физиологической функциональностью. Такими являются пищевые волокна, необходимость восполнения которых в рационе питания современного человека существует. Способность пищевых волокон воздействовать на полезную микрофлору кишечника, усиливать бактериальную ферментацию, проявлять адсорбирующий эффект, оказывать трофическое действие на слизистую оболочку тонкого кишечника позволяет создавать эффективные синбиотики и продукты на их основе.

Таким образом, создание синбиотических молочных продуктов, обладающих профилактическим действием и включающих пробиотические культуры микроорганизмов и пребиотический фактор лактулозу, является актуальной проблемой современности.

Продукты функционального питания на молочной основе с пищевыми волокнами на отечественном рынке являются востребованными. Ограниченность сведений о создании синбиотических продуктов, потребность в которых существует, затрудняет производство подобной продукции. В этой связи разработка технологий синбиотических продуктов на молочной основе является актуальной.

Представляется целесообразным расширение ассортимента сим (н) биотических продуктов отечественного производства, которые могут быть использованы для профилактики дисбиотических состояний.

1. Назначение и характеристика синбиотиков

Главное назначение кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами — это поддержание хорошего состояния здоровья у людей различных возрастных групп. Забота о состоянии здоровья населения планеты — одна из важнейших целей на современном этапе развития человечества.

Между состоянием здоровья человека, функционированием его иммунной системы и составом микрофлоры его желудочно-кишечного тракта существует тесная взаимосвязь. Нарушение состава микрофлоры в организме (дисбактериозы) может иметь тяжелые последствия. Сильные и длительно действующие неблагоприятные воздействия могут нарушить гомеостаз и привести к болезни или даже смерти организма.

По последним данным Российской АМН распространение различных форм дисбактериоза (нарушение состава полезной микрофлоры) в России достигло масштабов национальной катастрофы, затронув более 90% населения. Возникновению дисбактериозов способствуют различные внешние факторы и заболевания, в том числе органов пищеварения. Считают, что нормобиоценоз кишечника — это сложнейшая экологическая система, которая является своеобразным органом иммунной системы человека.

В настоящее время пробиотики применяются очень широко и источники поступления их в организм человека разнообразны. В первую очередь, это фармацевтические формы медицинских биологических препаратов и биологически активные добавки (БАД) к пище. Во-вторых, натуральные пищевые продукты на молочной, и растительной основе, выработанные биотехнологическим способом с использованием различных микроорганизмов, в том числе классических пробиотиков в качестве заквасочных или стартерных культур, либо обогащенных пробиотиками. Особое место среди них для обеспечения пробиотического эффекта занимают кисломолочные продукты.

Систематическое употребление кисломолочных продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами, которые оказывают регулирующее действие на организм или те или иные органы и системы, обеспечивает оздоровительный эффект без применения лекарственных средств. Достоинством пробиотиков является их безвредность для организма, полное отсутствие побочных явлений и привыкания к ним при длительном потреблении.

Возрастающий во всем мире интерес к кисломолочным продуктам с пробиотическими свойствами обусловлен тем, что микроорганизмы, содержащиеся в них, созданы самой природой и выполняют защитную и детоксицирующую функцию в биологическом организме. Многочисленными исследованиями показано, что регулярное потребление в пищу пробиотиков приводит к укреплению здоровья: повышению защитных сил организма, улучшению общего состояния послеоперционных пациентов, быстрому восстановлению нормальной микрофлоры в кишечнике, лечению острых кишечных инфекций, колитов и других заболеваний. Особенно эффективны Неудовлетворительное состояние здоровья населения нашей страны и положительный эффект действия пробиотиков способствуют интенсивному развитию направления по созданию продуктов и препаратов с пробиотическими свойствами.

По данным зарубежных авторов потребление продуктов с пробиотическими свойствами позволит не только сохранить здоровье, но и в определенной мере заменить лекарства поскольку при помощи пробиотиков, обладающих профилактическим и лечебным действием, можно снизить количество заболеваний диабета на 50%, артрита — 50%, сердца — 25%, сосудов — 10%, органов зрения — 20%. Установлено, что максимальный положительный на организм человека эффект дают продукты, содержащие живые бифидобактерии в количестве 10 к.о.е. в 1 см.

Теоретические и практические основы в области создания рассматриваемых синбиотических продуктов заложены в трудах Остроумова Л. А., Рогова И. А., Храмцова А. Г., Хамагаевой И. С. Bengmark S., Hilliam М. и других отечественных и зарубежных ученых.

Синбиотики (другое название симбиотики) и метабиотики — физиологически функциональные пищевые ингридиенты, содержащие комбинацию пробиотиков и пребиотиков или микробных метаболитов (т.е. пробиотические микроорганизмы вместе с субстратом для их размножения), обеспечивающую взаимное усиление воздействия на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме человека.

Пробиотики — физиологически функциональные пищевые ингредиенты в виде полезных для человека (непатогенных и нетоксикогенных) живых микроорганизмов, обеспечивающие при систематическом употреблении человеком в пищу непосредственно в виде препаратов или биологически активных добавок (БАД) к пище, либо в составе пищевых продуктов благоприятное воздействие на организм человека в результате нормализации состава и / или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника.

Итак, если коротко, то можно сказать, что пробиотики — это живые добавки микроорганизмов, которые приносят помощь здоровью, улучшая микробный баланс организма. В основном в качестве пробиотиков используются лактобактерии и бифидобактерии.

Впервые термин «пробиотики» был внедрен в 1954 году F. Vergio, который в своей монографии «Anti — und Probiotika» проводил сравнение различных соединений, обладающих как антимикробными, так и позитивными эффектами на кишечную микрофлору.

В последующем Lilly и Stillwell (1965) под термином пробиотики предложили понимать живые микроорганизмы, усиливающие рост других микроорганизмов.

Систематическое использование пробиотических препаратов, биологически активных добавок и продуктов питания повышает колонизационную резистентность, усиливает иммунитет, предотвращает развитие аллергических осложнений, нормализует пул гистамина и щавелевой кислоты, оказывает гипохолестеринемический противоопухолевый и другие положительные эффекты на человека.

Исходя из этого, создание пробиотиков и продуктов функционального питания на основе пробиотических штаммов микроорганизмов, обладающих специфическим позитивным действием на организм человека рассматривают как стратегическое направление альтернативной медицины, направленное на поддержание и восстановление здоровья человека.

Пребиотики — физиологически функциональные пищевые ингредиенты в виде веществ или комплекса веществ, обеспечивающих при систематическом употреблении в пищу человеком в составе пищевых продуктов благоприятное воздействие на организм человека в результате избирательной стимуляции роста и / или повышения биологической активности нормальной микрофлоры кишечника.

Термин пребиотики был внедрен в научную литературу в начале 90-х годов. Среди пребиотиков наиболее популярны полии олигофруктаны, соевые олигосахариды, галактоолигосахариды, изолированные из природных источников или получаемые биотехнологическим или синтетическим методами. Они реализуются самостоятельно, в виде обогащающих добавок к разнообразным продуктам питания, а также в комбинации с пробиотическими микроорганизмами (синбиотики).

Помимо перечисленных в качестве пребиотических субстанций используются также различные блокаторы адгезии и ингибиторы роста патогенных и оппортунистических микроорганизмов (лектины, антиадгезины, модуляторы синтеза секреторных иммуноглобулинов, дефензины различных типов, структурные компоненты пробиотических микроорганизмов, их метаболиты и т. д.).

2. Влияние синбиотиков на организм человека

Исследования, проводимые в направлении получения кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами и по изучению их действия на организм человека, открывают всё новые грани ценности этой группы продуктов. В литературе имеются многочисленные данные о положительном влиянии кисломолочных продуктов на организм человека. Кисломолочные продукты способствуют более высокой усвояемости кальция; усиливают секрецию пищеварительных соков и желчеотделения; усиливают желудочную секрецию и выделение панкреотического сока; повышают выведение мочевины и других продуктов азотистого обмена; подавляют рост нежелательной микрофлоры за счет бактерицидного действия молочной кислоты и антибиотических веществ, продуцируемых некоторыми видами молочнокислых бактерий и бифидобактериями; благоприятно воздействуют на моторику кишечника; способствуют снижению сывороточного холестерина; тонизируют нервную систему. В последние годы установлено, что кисломолочные продукты с пробиотическими свойствами оказывают стимулирующее влияние на иммунитет, механизм которого очевидно включает активацию продукции некоторых регуляторов иммунного ответа, в частности, интерлейкинов и гамма-интерферона в сочетании с усилением местного иммунного ответа энтероцитов, фагоцитоза и пролиферации лимфоцитов. Имеются сообщения и о способности кисломолочных продуктов с пробиотическими свойствами снижать риск возникновения злокачественных новообразований, в частности рака толстой кишки и грудной железы, выводить токсичные вещества из организма.

По данным Российской медицинской академии наук более 90% населения нашей страны имеет отклонения показателей от физиологической нормы. И это связано с техногенными и экологическими причинами, низкокачественными пищевыми продуктами, избыточным употреблением синтетических лекарств, а также алкоголя и наркотиков.

Такое состояние людей и вызвано к жизни появление так называемых функциональных продуктов питания, благодаря которым человек может сохранять свое здоровье, снизить риск возникновения заболеваний, замедлить процессы старения. Ведь если направленно подбирать составляющие таких продуктов: микроорганизмы, витамины, макрои микроэлементы, то можно регулировать практически все жизненные процессы в организме человека и поддерживать их в нормальном состоянии.

Какую роль играют в организме человека микроорганизмы пробиотического типа?

Пробиотические микроорганизмы, стимулирующие развитие нормальной микрофлоры человека, — бифидои лактобактерии — представляют собой важный компонент функциональных продуктов. Они ведут масштабную работу в организме человека. Впервые это было установлено российским учёным И. И. Мечниковым, удостоенным за это открытие Нобелевской премии.

Полезные микроорганизмы активизируют иммунную систему, защищают нас от экспансии патогенных и условно-патогенных бактерий, обезвреживают токсины, выводят из организма тяжелые металлы, радионуклиды, синтезируют витамины, нормализуют минеральный обмен.

Не вызывает сомнения, что научно-обоснованное использование пробиотиков, пребиотиков, синбиотиков и продуктов функционального питания на их основе является важным приемом сохранения и восстановления здоровья.

В последние два десятилетия концепция активного участия симбиотической микрофлоры человека в поддержании его здоровья и возникновении многих заболеваний завоевывает все большую популярность.

Микроэкологические аспекты этиопатогенеза современных заболеваний основываются на признании того, что симбиотическая микрофлора является интегральной частью организма, его своеобразным экстракорпоральным органом, включающим в себя миллиарды микроорганизмов (преимущественно анаэробных) и выполняющим как регуляторную функцию, так и вносящим заметный вклад в анатомию и физиологию человека.

За последние несколько лет опубликовано множество новых данных, касающихся становления, состава, сукцессии симбионтной микрофлоры человека и животных, биохимических реакций, физиологических функций и патологических состояний, связанных с нею, принципов и конкретных приемов коррекции экологической системы «хозяин и его микрофлора».

Анализ этих материалов свидетельствует, что в естественных условиях обитания нет ни одного биохимического процесса, ни одной функции живых организмов, которые бы осуществлялись без прямого или опосредованного участия в них симбиотических микроорганизмов.

Микроорганизмы — не только определяющее звено возникновения и эволюции биосферы, важнейший фактор поддержания многообразия биологической жизни на нашей планете, но и, применительно, к человеку и животным являются главным биогенным фактором, определяющим здоровье или развитие заболеваний.

В настоящее время состояние здоровья населения России характеризуется негативными тенденциями, приводящими к ухудшению качества жизни и сокращению ее продолжительности. Отмечается роль питания в поддержании микробной экологии человека, в том числе микрофлоры желудочно-кишечного тракта на фоне изменений экологической обстановки, увеличения стрессовых ситуаций и дисбаланса структуры рациона.

При микроэкологических нарушениях наблюдается уменьшение числа бифидобактерий и увеличение общего количества патогенных и условно-патогенных микроорганизмов и их метаболитов, что приводит к возникновению и обострению хронических заболеваний желудочно-кишечного тракта. При дисбиотических состояниях снижается иммунитет, который тесно связан с функцией нормальной микрофлоры. Отсюда становится важным поддержание микроэкологического равновесия. Обеспечить коррекцию кишечной микрофлоры можно путем включения в рацион продуктов с использованием сими синбиотиков.

Во все больших масштабах для профилактики и коррекции микроэкологических нарушений в пищеварительном тракте в настоящее время используют, так называемые, пребиотики, селективно стимулирующие рост «хороших» микроорганизмов (прежде всего, бифидобактерий и лактобацилл), и как результат, улучшающие разнообразные физиологические функции и метаболические реакции, связанные с функционированием симбиотической микрофлоры (устойчивость к инфекциям снижение риска возникновения злокачественных новообразований в толстом кишечнике, улучшение биоусвояемости кальция и магния, колонизации кишечника грудных детей полезными микроорганизмами, снижение уровня сывороточного холестерина и т. д.).

Пробиотики стимулируют выработку альфа-2 интерферона, уничтожая вирусные инфекции, т.о. пробиотики нормализуют наш иммунный статус.

Пробиотики стимулируют иммунную систему независимо от того, что явилось причиной иммунодефицита. Причем пробиотики нормализуют разные уровни иммунной системы — как местный иммунитет слизистых, так и гуморальный или общий иммунитет. Кроме того, у бактерий, содержащихся в пробиотиках, есть еще одно оружие для борьбы с вирусами — ферменты ДНКаза и РНКаза. Поэтому для повышения защитных сил организма необходимо использовать продукты, содержащие как минимум пребиотики, а при явлениях дисбактериоза и пробиотики, а еще лучше симбиотики, т. е. живые пробиотические микроорганизмы и олигосахариды, относящиеся к пребиотикам (в комбинации называемые симбиотиками).

С одной стороны, синбиотик — функциональный пищевой ингредиент или продукт, представляющий собой комбинацию прои пребиотиков, оказывающих положительное воздействие на физиологические функции и метаболические реакции организма. С другой стороны, ряд исследователей ассоциирует понятие синбиотиков с эффектом синергизма в результате комбинирования прои пребиотиков.

Полезная микрофлора, обитающая в кишечном тракте человека, оказывает положительное влияние на регуляцию гомеостаза, повышение иммунорезистентности и устойчивости к инфекциям. Состояние и активность микрофлоры во многом определяет эффективность разложения значительного количества нежелательных веществ, поступающих в кишечный тракт человека и способных изменять соотношение полезной и потенциально опасной микрофлоры. Привнесенная в организм полезная микрофлора (пробиотики) и вещества, стимулирующие ее развитие в кишечнике (пребиотики) совместно или порознь, позволяют осуществлять положительное влияние на функционирование человеческого организма. Это положительное воздействие может усиливаться или ослабляться в зависимости от дозы прои пребиотиков. При этом, вполне естественно, что различного рода посторонние вещества, находящиеся в составе этих композиций, могут оказывать отрицательное воздействие на лечебный эффект, тормозить развитие полезной микрофлоры и т. п.

С другой стороны, теоретически прои пребиотики при совместном введении могут оказывать положительный лечебный эффект по сравнению с эффектом обусловленным каждым элементом системы в отдельности. По моему мнению, эти взаимодействия можно условно представить в следующем виде (рисунок 1): аддитивное (n+m)=1; антагониcтическое (n+m)=0,5; синергетическое (n+m)=2; где n, m — прои пребиотические компоненты.

Рис. 1. Гипотетическая схема взаимодействий прои пребиотиков Считается, что синергизм наиболее вероятен в ситуациях, когда вещества различного химического состава оказывают в смеси воздействие на один и тот же объект посредством механизмов различной природы. Если принять это положение справедливым, то, считая объектом человеческий организм, а веществами прои пребиотики, можно прогнозировать возникновение синергизма при употреблении синбиотиков.

Это подтверждается и тем, что действие прои пребиотиков основано на различных механизмах воздействия на количественный и качественный состав микрофлоры кишечника человека. Важным фактором, который свидетельствует о наличие синергизма, является учет следующего обстоятельства. Чтобы преи пробиотики усиливали действие друг друга, необходимо их присутствие в количествах, достаточных для проявления хотя бы слабой реакции организма в отсутствие одного из этих компонентов.

Представленные теоретические рассуждения дали возможность более обосновано подойти к оценке функционирования синбиотиков и их влияния на качественный и количественный состав микрофлоры в среде обитания. Остается неясным избирательное действие пребиотика, повышающего в кишечнике количество питательных веществ и оказывающего влияние как на естественную, так и на привнесённую пробиотическую микрофлору. Т. е., синергизм невозможно установить путем исследований на основе использования одной только рецептуры, в которой задано определенное сочетание прои пребиотика в чистом виде или в сочетании с другими веществами. Синергизм может быть определен по так называемому изоболическому методу (Kortenkapmt A., Altenburger R., 1998), основанному на изучении потенциальных синергетических эффектов, сравнивая такие дозы каждого соединения (прои пребиотиков), которые необходимы для того, чтобы вызвать одну и ту же фиксированную реакцию. С определенной долей уверенности предлагается научная концепция создания синбиотических продуктов, в которой нашли отражение стратегические направления и пути развития (рисунок 2).

Рис. 2. Стратегические направления и пути развития технологий и новых видов синбиотиков и синбиотических продуктов

Итак, пребиотики — неперевариваемые ингредиенты пищи, стимулирующие рост и метаболическую активность одной или нескольких групп нормальной микрофлоры толстого кишечника.

Пробиотики — живые микроорганизмы и вещества микробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения позитивные эффекты на физиологические, биохимические и иммунные реакции организма хозяина путем оптимизации его микробиологического статуса (Коровина Н.А., Захарова И. Н., 2004). Пробиотические продукты питания на основе живых микроорганизмов, их метаболитов, других соединений микробного, растительного или животного происхождения, способные поддерживать и восстанавливать здоровье через коррекцию микробной экологии организма хозяина.

Из существующих на рынке пробиотических культур достаточно полно исследованы штаммы L. rhamnosus GG, L. reuteri, B. longum ATCC 15 707, B. bifidum Bb-12, E. faecium SF68, некоторые штаммы L.acidophilus. Обычно при приеме бифидобактерий в сквашенном молоке они сохраняют жизнеспособность, проходя через желудок и кишечник, и определяются через 8 ч после приема в дистальных отделах подвздошной кишки в количестве, составляющем 34−37% от общего количества бифидобактерий. Принятые перорально однократно бифидобактерий появляются в фекалиях на второй день, достигая стабильного уровня на третий день. При многократном приеме бифидобактерий их выделение с фекалиями увеличивается примерно в 30 раз. Продолжительность выживания в кишечнике (транзиторная колонизация) после окончания приема препарата пробиотика B. lactis Bb-12 составляет в среднем не более недели.

Различия в сроках сохранения в ЖКТ вводимых пробиотических культур тесным образом связаны с особенностями селекционированных производственных штаммов и лекарственной формы препарата. Для эффективного действия препарата-пробиотика важным является сохранение жизнеспособности бактерий при воздействии низких рН, желчи, синтез производственным штаммом антибиотикоподобных веществ, способных диффундировать через биопленку, формируемую патогенными и условно патогенными бактериями.

Важное значение имеют адгезивная активность и широкий спектр антимикробного действия пробиотических бактерий. Так, в отношении бифидобактерий показана утрата способности к адгезии и аутоагрегации, важной для приживления микробных клеток на слизистой и, по-видимому, образования ими биопленки, экранирующей рецепторы для патогенов.

Следует надеяться, что и в ХХI веке микроэкологические подходы сохранят достойное место среди современных технологий профилактической и восстановительной медицины.

3. Получение синбиотиков

Разработка биопродуктов-синбиотиков позволяет расширить ассортимент продукции функционального питания.

Российский ГОСТ определяет синбиотик как физиологически функциональный пищевой ингредиент, представляющий собой комбинацию из пробиотиков и пребиотиков, в которой пробиотики и пребиотики оказывают взаимно усиливающее воздействие на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме человека.

Первые синбиотики создавались путем непосредственного смешивания прои пребиотиков в ходе производства функциональных молочных продуктов. Другим распространенным вариантом было раздельное внесение прои пребиотиков в молочные продукты на определенных стадиях производства. В этой связи перспективным направлением является создание синбиотических композиций с использования новых процессов и оборудования. Важную роль имеют способы производства синбиотиков в жидком и криозамороженном состоянии, что связано с высокой степенью готовности к использованию по сравнению с сухими синбиотиками.

Основные группы пробиотиков:

· Пробиотики на основе живых микроорганизмов (монокультуры или их ассоциации);

· Пробиотики на основе метаболитов или структурных компонентов микроорганизмов — представителей нормальной микрофлоры;

· Пробиотики на основе соединений микробного или иного происхождения, стимулирующих рост и активность бифидобактерий и лактобацилл — представителей нормальной микрофлоры;

· Пробиотики на основе комплекса живых микроорганизмов, их структурных компонентов, метаболитов в различных сочетаниях и соединений, стимулирующих рост представителей нормальной микрофлоры;

· Пробиотики на основе генно-инженерных штаммов микроорганизмов, их структурных компонентов и метаболитов с заданными характеристиками.

Виды микроорганизмов, используемые для приготовления пробиотиков:

· Bacillus subtilis

· Bifidobacterium adolescentis, В. bifidum, B. breve, В. infantis, В. longum

· Enterococcus faecalis, E. faecium

· Escherichia coli

· Lactobacillus acidophilus. L. casei, L. delbrueckii subsp. bulgaricus,

· L. helveticus, L. fermentum, L. lactis, L. rhamnosus, L. salivarius, L. plantarum

· Lactococcus spp.

· Leuconostoc spp.

· Pediococcus spp.

· Propionibacterium acnes

· Saccharomyces boulardii

· Streptococcus cremoris, S. lactis, S. salivarius subsp. thermophilus

· Clostridium butiricum

К настоящему времени за рубежом разработаны и коммерчески реализуются, в том числе и на российском рынке, как моно, так и некоторые комплексные пробиотики, состоящие из двух-пяти различных лиофильно высушенных живых микроорганизмов (таблица 1).

Таблица 1. Наиболее распространенные штаммы лактобацилл и бифидобактерий, используемые в России для производства пробиотиков и продуктов функционального питания

В России разработаны и используются комплексные пробиотические препараты и продукты питания, в состав которых включены несколько штаммов различных микроорганизмов (Бификол, Ацилакт, Бифилонг, Полибактерин, Мульти 1-, 2, 3 и некоторые другие).

Штаммы бифидобактерий и лактобацилл, входящих в их состав, на протяжении десятилетий успешно использовались в пробиотических фармакопейных препаратах первого поколения и различных кисломолочных продуктах функционального назначения.

Они, как полагают, полностью безопасны для человека имеют доказанные противоинфекционные, иммуностимулирующие, антиаллергенные, антистрессовые и другие позитивные эффекты, направленные на поддержание и восстановление здоровья.

При конструировании комплексных пробиотиков основываются на том, что каждый индивидуум, употребляя поликомпонентный пробиотический препарат, создает благоприятные условия для отбора из него представителей тех видов бифидои лактобацилл, которые в его кишечнике находятся в дефиците.

Антагонистические свойства пробиотических микроорганизмов, присутствующих в свежеприготовленной жидкой форме более выражены, чем у тех же штаммов, находящихся в лиофилизированном состоянии; это может быть связано с присутствием в жидких формах пробиотиков более высоких концентраций уксусной, молочной кислот, перекиси водорода, а возможно и других антагонистических и иных регуляторных субстанций-метаболитов.

В зависимости от технологии производства современные пробиотики можно разделить на две группы:

· Первая группа пробиотиков производится с использованием метода лиофильной сушки субстрата живых активных бактерий. Препараты выпускают в форме порошка, таблеток, капсул или свечей. Эти формы имеют длительные сроки годности и не требовательны к непродолжительным изменениям температуры хранения. Существенным их недостатком является то, что процесс лиофилизации приводит бактерии в анабиоз (неактивное состояние). Для возвращения в активное физиологическое состояние им требуется 8−10 часов, а за это время уже большая часть бактерий выводится из организма человека. Кроме того, в процессе лиофилизации бактериальные клетки теряют специфические рецепторы, которые помогают им закрепляться на поверхностях, поэтому их пребывания в кишечнике ещё более снижается.

· При производстве второй группы — жидких «живых» пробиотиков микробные клетки остаются в активном состоянии и способны к колонизации желудочно-кишечного тракта уже через 2 часа. Ниже приводится сравнительная характеристика «живых» и лиофильно высушенных пробиотиков (таблица 2).

Таблица 2. Сравнительная характеристика «живых» и лиофильно высушенных пробиотиков.

Весьма перспективным является создание синбиотиков для детерминированных групп населения (целевой аудитории потребителей). Теоретически возможно управление микрофлорой желудочно-кишечного тракта за счет использования про-, преи синбиотиков для обеспечения достаточного уровня полезных пробиотических микроорганизмов в желудочно-кишечном тракте. С точки зрения регламентации физиологически-активного уровня (10⁶-10⁷ КОЕ/г содержимого кишечника) in vitro количество микроорганизмов в функциональных продуктов составляет от 10⁸ до 10¹⁰ КОЕ/г продукта. Однако достигнуть определенных уровней пробиотических микроорганизмов и пребиотиков in vivo в настоящее время не представляется возможным. Что касается содержания пребиотических компонентов в синбиотическом продукте, то предварительные исследования на лабораторных животных показали, что, например, для лактулозы это 5 г на 1 кг продукта.

Таким образом, теоретически с высокой долей вероятности можно обосновать диапазон содержания прои пребиотиков в синбиотических молочных продуктах: пробиотических микроорганизмов, не ниже 10⁸ КОЕ/г; лактулозы, не менее 0,5 г в 100 г. продукта (0,5%).

4. Использование симбиотических композиций в пищевых производствах

синбиотик пищевой питание Российскими биотехнологами синтезтирован комплексный пребиотик «Лаэль», который состоит из фермента лизоцима и изомера молочного сахара лактулозы. Лизоцим — фермент класса гидролаз. Он катализирует гидролиз полисахаридных цепей пептидогликанового слоя клеточной оболочки бактерий, вызывая лизис клеток. Лизоцим подавляет гнилостную микрофлору, а лактулоза создает благоприятную среду для развития бифидобактерий. Лактулоза служит источником энергии для кишечной микрофлоры, в частности для представителей нормофлоры, благодаря чему ее масса растет, увеличивается связывание азотных шлаков (аммиака) и происходит включение дополнительного азота в состав микробных белков, наблюдается увеличение фекальных масс, ускорение транзита в толстой кишке и ее более эффективная отчистка.

Использование комплексного пребиотика «Лаэль» в производстве кисломолочных продуктов: напитках, сметанных продуктах и творожных изделиях позволяет создать новые продукты с заданным составом, улучшить их органолептические, физико-химические, микробиологические показатели, увеличить их срок хранения, следовательно расширить ассортимент товаров, что является актуальным и целесообразным на рынке кисломолочных продуктов.

Термин пребиотики был внедрен в научную литературу в начале 90-х годов. Среди пребиотиков наиболее популярны полии олигофруктаны, соевые олигосахариды, галактоолигосахариды, изолированные из природных источников или получаемые биотехнологическим или синтетическим методами (таблица 2).

Таблица 2. Основные виды пребиотических соединений

В настоящее время для производства кисломолочных продуктов производители стараются использовать бифидобактерии, так, например, в России для производства кисломолочного продукта «Бифилайф» использовалась симбиотическая культура производственных штаммов синантропных бифидобактерий полного видового состава (пять видов): Bidobacterium bifidum 791, Bidobacterium longum B 379 M, Bidobacterium breve 79−119, Bidobacterium infantis 73−15, Bidobacterium adolescentis Г 7513.

В качестве предварительных исследований изучены бифидогенные свойства модельной пребиотической системы молочной сыворотки изомеризованной (степень изомеризации лактозы в лактулозу 54%) и её влияние на рост и развитие бифидобактерий в сравнении с контрольной средой (молочная сыворотка). В экспериментах устанавливали оптимальную для бифидобактерий активную кислотность среды рН (7,0±0,1) путем внесения раствора NaOH и проводили стерилизацию в течение 30 мин при 120 °C. Культуры бифидобактерий B.bifidum (ФГУП «Аллерген») активизировали в течение 24 часов. В начале и по завершению процесса культивирования турбидиметрическим методом определяли накопление клеток бифидобактерий. Анализ полученных результатов показывает, что на сыворотке, содержащей лактулозу, наблюдается интенсивный рост бифидобактерий по сравнению с контролем (10⁹ в мл): в начале культивирования 3,0, а в конце — 242,3; в контроле, соответственно, в начале культивирования 0,73, а в конце — 3,4. Таким образом, обогащенная лактулозой изомеризованная молочная сыворотка может быть использована в качестве основы питательной среды при производстве бакконцентратов бифидобактерий.

С целью изучения специфической активности прои пребиотических продуктов при корректировке состояния постинтоксикационного синдрома были проведены доклинические исследования (на животных) разработанных синбиотических продуктов. В сравнительных опытах на мышах среди тестируемых кисломолочных продуктов более выраженный положительный эффект на состоянии животных и биохимические показатели крови оказал синбиотический продукт, сквашенный закваской, состоящей из Lb. bulgaricus, Lb. acidophilus, Sts. thermophiles с добавлением 0,2% пребиотика лактулозы.

Синбиотические молочные продукты с лактулозой прошли апробацию в Клиническом центре делами Президента РФ и Морозовской городской детской клинической больницы. Выяснено, что в контрольной группе повышение уровня бифидобактерий было только у 20% детей, а опытной — у 47%; аналогично изменение уровня лактобактерий -20% против 65%, соответственно. Полученные результаты свидетельствуют о том, что синбиотические молочные продукты обладают более выраженными бифидогенными свойствами.

Результаты исследований использованы при разработке технологий синбиотических молочных продуктов (ТУ 9222−004−87 656−04), (ТУ 9222−388−419 785−05), (ТУ 9220−440−419 785−07), (ТУ 9222−442−419 785−08), (ТУ 9222−385−419 785−04), (ТУ 9222−383−419 785−04), бакконцентратов и заквасок прямого внесения (ТУ 9229−419 785−2010), концентратов лактулозы (ТУ 9229−008−46 162 908−04 и изменение № 1 к ТУ от 26.12.06 г.), (СТО 2 067 965−003−09), (ТУ BY 100 377 914.512−08), сухой лактулозы (ТУ 9229−209−419 785−01), (ТУ 9229−005−53 757 476−09), сухого углеводного модуля на основе лактулозы (ТУ 9229−257−719 785−01), которые апробированы и внедрены на предприятиях РФ и РБ.

На основании маркетинговых исследований и технико-экономических расчетов определена стоимость импортозамещающих заквасок прямого внесения, в сравнение с аналогами, при производстве синбиотических молочных продуктов. С учетом расхода заквасок на 1 т сквашенного молока стоимость синбиотического продукта снижается в 1,3 раз.

В настоящее время, на мой взгляд, искусственно навязывается устойчиво негативное отношение к биологически активным добавкам к пище (БАД). Причины ясны: они лежат на поверхности и связаны с борьбой двух рынков, привычного старого фармацевтического, и нового для России — рынка БАД и продуктов функционального питания. Кроме того, негатив связан, прежде всего, с неправильным отождествлением их с фармацевтическими препаратами.

«Стратегическая» задача биологически активных добавок — восполнение в организме жизненно важных веществ: полезных микроорганизмов, витаминов, минералов и обеспечение его нормального функционирования, по сути, предупреждая и оберегая от первопричин множества заболеваний.

Данная задача в настоящее время становится крайне актуальной, так как избыточная концентрация иммунодепрессивных и аллергизирующих факторов создает неблагоприятные предпосылки как для развития и формирования человека, так и для его преждевременного старения. По официальным данным, более 40 млн. человек проживает в городах, где уровень загрязнения в 10 раз превосходит ПДК. То же самое можно сказать о воде — уже каждая 3 проба водопроводной воды — некачественная.

Западная медицина, добиваясь высоких результатов в укреплении здоровья людей, взяла на вооружение биологически активные добавки. Соотношение рынка БАДов к рынку фармпрепаратов, к примеру, в США составляет 3:1. Характерно и то, что страны, сильно отличающиеся врачебными школами и традициями — США и Япония, европейские страны и Индия, Китай — все они широко используют теперь БАДы, следуя главной заповеди Гиппократа: «Позвольте пище быть вашим лекарством».

Пробиотические БАДы, благодаря ярко выраженным антагонистическими функциям, с успехом могут конкурировать с традиционными лекарственными средствами, и применяться при лечении острых кишечных и пищевых токсикаций и инфекций. Кроме того, биопрепараты эффективны также в составе комплексной терапии целого ряда заболеваний ЖКТ, сопровождающихся нарушениями микробиоты.

Наиболее значимым представителем микрофлоры человека, как по удельному весу в составе микробиоценозов, так и по их многофункциональной роли в поддержании гомеостаза макроорганизма являются бифидобактерии.

5. Подбор пробитических культур при производстве молочных продуктов

Пробиотические культуры (т.е. бифидо — и лактобактерии), содержащиеся в продуктах «Бифидок» не только полезны, но и приятны на вкус, они обладают замечательными органолептическими характеристиками. Кроме того, пробиотические продукты восполняют потребность человека в необходимых для нормальной жизнедеятельности незаменимых пищевых компонентах, благотворно влияют на здоровье и являются хорошим источником энергии. Такие продукты прекрасно сочетаются с различными ароматическими и вкусовыми добавками. Малоподвижный образ жизни и нерациональное питание, в сочетании с постоянными стрессами и проблемами экологии, весьма негативно сказываются на общем состоянии здоровья современного человека. Поэтому использование в питании пробиотических продуктов, таких как Бифидок, защищает организм от воздействий различных негативных факторов. Благотворный эффект пробиотических продуктов Бифидок не просто декларируется, но и подтвержден результатами клинических исследований Российского медицинского государственного университета и НИИ питания РАМН. Министерство здравоохранения и Государственный комитет санитарно-эпидемиологического надзора РФ утвердили рекомендации по применению пробиотического продукта «Бифидок» для лечения и профилактики дисбактериоза кишечника. Понятие «пребиотики» относится к веществам или диетическим добавкам, которые стимулируют рост пробиотиков. К пребиотикам предъявляют следующие требования: они не должны гидролизироваться и абсорбироваться в верхних отделах желудочно-кишечного тракта; они должны стимулировать рост полезных представителей нормальной микрофлоры кишечника и улучшать его состав.

Большинство зарубежных авторов относит к пребиотикам лактулозу, волокноподобные олигосахариды, пектин, отруби, метилцеллюлозу, некоторые микроводоросли (хлорелла, спирулина), витамины и их производны (например, пантотеновая кислота).

Все существующие пробиотики делятся на две большие группы — жидкие и сухие. Микроорганизмы в составе сухих пробиотиков находятся в состоянии своеобразной «спячки». Срок хранения сухих препаратов дольше, чем у жидких, они не требуют строгого соблюдения условий хранения. Поэтому многие фирмы, особенно зарубежные, предпочитают производить именно сухие пробиотики — они дольше хранятся и удобны в транспортировке. Недостаток сухих пробиотиков в том, что при высушивании бактерии в их составе теряют часть своих полезных свойств, а после попадания в организм им требуется не менее 8−10 часов, чтобы бактерии перешли из «спячки» в активную форму, и начали действовать.

Бактерии в составе жидких пробиотиков — это бактерии «с активной жизненной позицией», то есть они в полной мере сохраняют все свои ценные свойства и начинают действовать сразу же после попадания в организм. Жидкие пробиотики содержат бактерии в активном состоянии, поэтому они требуют строгого соблюдения условий хранения, и сам срок хранения у них короче — не более трёх месяцев.

Жидкие пробиотики содержат не только бактерии, но и продукты их жизнедеятельности. Попадая в организм человека, они помогают восстановить и формировать внутреннюю среду кишечника, благоприятную для роста и размножения полезных микроорганизмов и губительную для чужаков. Имеются сообщения и о способности пробиотических кисломолочных продуктов снижать риск возникновения злокачественных новообразований, в частности рака толстой кишки и грудной железы.

В состав пробиотических продуктов входят микроорганизмы и вещества микробного происхождения, оказывающие при естественном способе введения благоприятные эффекты на физиологические функции и биохимические реакции организма человека путём оптимизации его микробиологического статуса.

6. Характеристика пробиотических продуктов

Пробиотические продукты — это ферментированные продукты, приготовленные с использованием пробиотических культур, или продукты, обогащенные ими. Расширение ассортимента и увеличение объемов производства продуктов питания на основе пробиотиков и пребиотиков находятся в центре внимания ученых и практиков многих ведущих институтов России: института микробиологии и эпидемиологии им. Г. Н. Габричевского (г. Москва), Всероссийского научно-исследовательского института молочной промышленности (г. Москва), Северо-Кавказского государственного технического университета (г. Ставрополь), Всероссийского научно-исследовательского института маслоделия и сыроделия (г. Углич), Московского государственного университета прикладной биотехнологии (г. Москва), Восточно-Сибирского государственного технического университета (г. Улан-Удэ), Кемеровского технологического института пищевой промышленности (г. Кемерово) и др. Приоритет в разработке целого ряда пробиотиков в России принадлежит Московскому научно-исследовательскому институту эпидемиологии и микробиологии им. Г. Н. Габричевского, на базе которого создан Федеральный центр по бифидобактериям и единственный в России Государственный музей микроорганизмов.

Молоко — продукт нормальной физиологической секреции молочных желёз коровы, овцы, козы, верблюдицы, буйволицы, кобылы, полученный от одного или более животных от одного или нескольких доений.

К отличительным особенностям молока как сырья относится то, что, являясь источником полноценного белка, оно поликомпонентно по составу, неадекватно по функционально-технологическим свойствам, биологически активно и под влиянием внешних факторов лабильно изменяет свои свойства и параметры.

Современная промышленная переработка молока представляет собой сложный комплекс последовательно выполняемых взаимосвязанных химических, физико-химических, микробиологических, биохимических, биотехнологических, теплофизических и других трудоёмких и специфических технологических процессов. Эти процессы направлены на выработку молочных продуктов, содержащих либо все компоненты молока, либо их часть.