CC BY
45УДК 615.322:633.16
DOI 10.29141/2500-1922-2022-7-1-7
Бифидогенные свойства экстрактов проростков ячменя
Ю.В. Захарова1, Т.В. Котова13О.М. Соболева1, А.С. Сухих2, В.М. Ле2
Кемеровский государственный медицинский университет, г. Кемерово, Российская Федерация 2Кемеровский государственный университет, г. Кемерово, Российская Федерация 3Уральский государственный экономический университет, г. Екатеринбург, Российская Федерация Н [email protected]
Ключевые слова:
бифидобактерии; экстракты проростков; сахара;
кинетика роста
Реферат
Предметом исследования послужила кинетика размножения бифидобактерий в присутствии экстрактов семян ячменя. Исследование проведено с целью изучения характера влияния экстрактов микрозелени проростков ячменя с разными вариантами их подготовки к посевам на представителей рода Bifidobacterium in vitro. В работе использованы два штамма: Bifidobacterium bifidum 791 и Bifidobacterium bifidum 20. Сухие семена перед посевом подвергали воздействию СВЧ-излучения мощностью 0,42 кВт и 0,70 кВт, частота магнетрона - 2,45 ГГц, экспозиция - 11 с. После этого зерна проращивали на протяжении 7 дней. Состав сахаров в экстрактах определяли на хроматографе Shimadzu LC-20 Prominence. Кинетику роста бактерий отслеживали на спектрофотометре СФ-2000 (ОКБ «Спектр», Россия), фиксируя показатели оптической плотности содержимого кювет ежечасно в течение 20 ч. Установлена стимуляция размножения B. bifidum 791 и B. bifidum 20 в экпоненци-альную фазу экстрактом из проростков ячменя, обработанного СВЧ-лучами мощностью 0,42 кВт. Отмечены стабильные показатели оптической плотности B. bifidum 791 в стационарную фазу преимущественно при добавлении экстракта ячменя с максимальной мощностью обработки. По данным хроматографии при таких вариантах подготовки в экстрактах семян возрастает содержание триетола - мощного антиоксиданта и галактозы - бифидогенного пребиотика. Экстракты обработанного СВЧ-лучами ячменя могут использоваться в биотехнологических процессах для сокращения времени адаптации бифидобактерий в периодической культуре и для формирования высокой плотности популяции в стационарную фазу роста.
Для цитирования:Захарова Ю.В., Котова Т.В., Соболева О.М, Сухих А.С., Ле В.М. Бифидогенные свойства экстрактов проростков ячменя //Индустрия питания|Food Industry. 2022. Т. 7, № 1. С. 54-62. DOI: 10.29141/2500-1922-2022-7-1-7
Дата поступления статьи: 13 января 2022 г.
Bifidogenic Properties of Barley Seedling Extracts
Yulia V. Zakharova1, Tatyana V. Kotova1,3Olga M. Soboleva1, Andrey S. Sukhikh2, Violeta M. Le2
1Kemerovo State Medical University, Kemerovo, Russian Federation 2Kemerovo State University. Kemerovo, Russian Federation 2Ural State University of Economics, Ekaterinburg, Russian Federation E3 [email protected]
Keywords:
bifidobacteria; seedling extracts;
Abstract
The study subject is the bifidobacteria reproduction kinetics in the presence of barley seed extracts. A man run the research in order to study the influence of the extract nature of barley seedlings microgreens with different preparation variants for sowing on
sugar;
growth kinetics
representatives of the genus Bifidobacterium in vitro. There were two strains used: Bifidobacterium bifidum 791 and Bifidobacterium bifidum 20. Dry seeds were exposed to microwave radiation with a power of 0.42 kW and 0.70 kW before sowing, the magnetron frequency was 2.45 GHz, the exposure was 11 sec. Then a man sprouted the grains for seven days. The researchers determined the sugar composition in the extracts by the Shi-madzu LC-20 Prominence chromatograph. monitored the bacterial growth kinetics by the spectrophotometer SF-2000 (Experimental Design Bureau "Spectrum", Russia), recording the optical density of the cuvette contents hourly for 20 hours. There was the reproduction stimulation of B. bifidum 791 and B. bifidum 20 in the exponential phase with an extract from barley seedlings treated with 0.42 kW microwave beams. Moreover, there were stable optical density indicators of B. bifidum 791 in the stationary phase, mainly when adding barley extract with maximum processing power. According to the chromatography data, the trietol content, a powerful antioxidant; and galactose, a bifidogenic prebiotic, increases in seed extracts with such preparation options. A man can use the barley extracts treated with microwave rays in biotechnological processes to reduce the adaptation time of bifidobacteria in periodic culture and to form a high population density in the stationary growth phase.
For citation: Yulia V. Zakharova, Tatyana V. Kotova, Olga M. Soboleva, Andrey S. Sukhikh, Violeta M. Le. Bifidogenic Properties of Barley Seedling Extracts. Индустрия питания|Food Industry. 2022. Vol. 7, No. 1. Pp. 54-62. DOI: 10.29141/2500-1922-2022-7-1-7
Paper submitted: January13, 2022
Введение
В последнее время и в нашей стране, и в мире все больше внимания уделяется функциональному питанию (термин предложен японскими учеными в 1989 г.). Функциональное питание предусматривает систематическое употребление продуктов естественного происхождения, оказывающих регулирующее воздействие на организм человека, способствующих улучшению состояния здоровья и снижению риска возникновения различных заболеваний [1].
Среди продуктов функционального питания особое место занимают компоненты, воздействующие на микробиом человека. Это обусловлено тем, что микробиота играет основную роль в поддержании метаболического, иммунологического благополучия человека, определяет качество и продолжительность жизни индивидуума [2; 3; 4]. Очень много продуктов функционального питания содержат компоненты, стимулирующие рост и развитие бифидобакте-рий - доминантных микросимбионтов кишечного микробиома, которые обладают мощным регулирующим потенциалом в отношении остальных представителей кишечного микробного сообщества. В качестве так называемых пребиотических бифидогенных факторов используют углеводы, спирты, пептиды, амино- и органические кислоты [5; 6; 7]. Широкий набор ферментов и разнообразие путей метаболизма у представителей рода Bifidobacterium позволяет использовать эти компоненты пищи в качестве источников питания и энергии [8].
Традиционно основными источниками углеводов, используемых для получения пребиотиче-ских компонентов, являются растения или водоросли; иногда сахара синтезируют искусственно. При этом поиск новых источников пребиотиче-ских компонентов, экономически и технически выгодных, является актуальной задачей.
В последнее время в свой рацион многие люди активно включают проростки злаков, в том числе ячменя, как компонента пищи с высокой питательной ценностью. В биохимический состав проростков злаков, выращиваемых до 1-2-недельного возраста, называемых микрозеленью (т/'сгодгееп), входят аминокислоты, клетчатка, микроэлементы, витамины, флаво-ноиды, фенольные вещества и сахара [9; 10; 11]. Прорастание семени и формирование проростка усиливают активность различных эндогенных ферментов, что приводит к распаду макромолекул, включая крахмал, липиды и белки, и облегчает их переваривание и усвоение организмом человека. Кроме того, как показывает практика, воздействие на семена абиогенными факторами, приводящими к стрессу, обусловливает повышение биологической ценности проростков злаков [12]. Микрозелень стала атрибутом здорового питания. Однако остается открытым вопрос о характере воздействия экстрактов микрозелени на кишечную микробио-ту человека.
В связи с вышеизложенным поставлена цель -изучение характера влияния экстрактов микро-
зелени проростков ячменя с разными вариантами их подготовки к посевам на представителей рода Bifidobacterium in vitro.
Материалы и методы исследования
В ходе эксперимента использованы семена первой репродукции ячменя сорта «Никита», произведенные в 2020 г. Кемеровским НИИ сельского хозяйства - филиалом ФГБУ науки Сибирского федерального научного центра агробио-технологий РАН.
Схема эксперимента включала в себя обработку сухих семян при следующих режимах СВЧ-об-работки:
1) контроль, без обработки;
2) мощность СВЧ - 0,42 кВт;частота магнетрона - 2,45 ГГц; экспозиция - 11 с;
3) мощность СВЧ - 0,70 кВт;частота магнетрона - 2,45 ГГц; экспозиция - 11 с.
После СВЧ-обработки семена замачивали для проращивания на увлажненной фильтровальной бумаге. Для экстракции сахаров брали листья семидневных растений. Листья нарезали на кусочки размером 1x1 см; формировали навеску массой 5 г. Сахара первично экстрагировались кипящей водой в объеме 50 см3, затем навески подверглись ультразвуковой дезинтеграции для полноты извлечения исследуемых веществ. После отстаивания в течение 10 мин жидкость декантировали и использовали для определения искомых соединений.
Разделение веществ проводили на хроматографе Shimadzu LC-20 Prominence со спектрофо-тометрическим детектором Shimadzu SPD20A и рефрактометрическим детектором RID-10A, с колонкой Shodex SUGAR SH1821 8.0 ID x 300 mmL; элюент - 0,1H H2SO4; температура колонки -50,0 ± 0,1 оС. Скорость потока - 0,6 см3/мин; объем инжекции - 5 мкл. Скрининг и идентификацию целевых сахаров осуществляли согласно ГОСТ 32167-2013; качественную оценку - путем сравнения значений времени удерживания идентифицируемых сахаров в ВЭЖХ-спектрах стандартного раствора и раствора испытуемого образца, количественное определение - методом внешних стандартов по площадям или высотам пиков определяемых сахаров в ВЭЖХ-спектре раствора испытуемого образца по отношению к таковым стандартного раствора.
В качестве модели для оценки влияния экстрактов микрозелени ячменя с разными вариантами подготовки к посеву на скорость размножения микроорганизмов были использованы представители рода Bifidobacterium. Выбор обусловлен тем, что бифидобактерии обладают широким набором сахаролитических ферментов, позволяющих им доминировать в многокомпо-
нентных микробных сообществах, в частности в кишечном микробиоме человека и некоторых животных.
В ходе эксперимента были использованы два штамма:
• Bifidobacterium bifidum 791 (Государственная коллекция нормальной микрофлоры ФБУН МНИИЭМ им. Г. Н. Габричевского Роспотребнад-зора);
• Bifidobacterium bifidum 20 (музейный штамм коллекции нормобиоты кафедры микробиологии, иммунологии и вирусологии ФГБОУ ВО КемГМУ Минздрава России).
Выбор культур для эксперимента обусловлен необходимостью оценки влияния экстрактов ячменя на микроорганизмы разного происхождения, что будет определять возможность их использования или только как пребиотических (стимулирующих индигенную бифидобиоту), или как симбиотических компонентов (стимулирующих индигенные и экзогенные бифидобактерии) функционального питания. Сахаролитические ферменты бифидобактерий исследовали с помощью коммерческих тест-систем ANAERO-Test 23 (Lachema, Чехия).
Подготовку культур для эксперимента осуществляли путем высева чистых бульонных культур на агаризированную бифидум-среду (ФБУН ГНЦ ПМБ, г. Оболенск) методом Голда для получения изолированных колоний. Посевы культивировали в анаэробных условиях на протяжении 48 ч в GasPak (BBL, США) при температуре 37 оС.
Далее в кварцевые кюветы, деконтаминиро-ванные химическим способом, размером 1x1 помещали:
• кювета 1 - контроль: жидкая бифидум-среда (1 см3) плюс 0,9 % раствор натрия хлорида (1 см3);
• кювета 2 - контроль 2: жидкая бифидум-сре-да (2 см3) плюс одна колония B. bifidum 791;
• кювета 3 - контроль 3: жидкая бифидум-сре-да (2 см3) плюс одна колония B. bifidum 20;
• кювета 4 - опытная 4-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) плюс экстракт проростков ячменя, не обработанного СВЧ-излучением плюс одна колония B. bifidum 791;
• кювета 5 - опытная 5-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) плюс экстракт проростков ячменя, обработанного СВЧ-излучением мощностью 0,42 кВт, частота магнетрона - 2,45 ГГц, экспозиция - 11 с плюс одна колония B. bifidum 791;
• кювета 6 - опытная 6-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) «плюс» экстракт проростков ячменя, обработанного СВЧ-излучением мощностью 0,70 кВт, частота магнетрона - 2,45 ГГц, экспозиция - 11 с плюс одна колония B. bifidum 791;
• кювета 7- опытная 7-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) плюс экстракт проростков ячменя, не
обработанного СВЧ-излучением плюс одна колония В. bifidum 20,
• кювета 8 - опытная 8-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) плюс экстракт проростков ячменя, обработанного СВЧ-излучением мощностью 0,42 кВт, частота магнетрона - 2,45 ГГц, экспозиция - 11 с плюс одна колония В. bifidum 20;
• кювета 9 - опытная 9-я: жидкая бифидум-сре-да (1 см3) плюс экстракт проростков ячменя, обработанного СВЧ-излучением мощностью 0,70 кВт, частота магнетрона - 2,45 ГГц, экспозиция - 11 с плюс одна колония В. bifidum 20.
Кинетику роста микроорганизмов определяли на спектрофотометре СФ-2000 (ОКБ «Спектр», Россия), фиксируя показатели оптической плотности содержимого кювет (в ед. оп. пл.) ежечасно в течение 20 ч.
Результаты исследования и их обсуждение
Бифидобактерии как представители нормо-биоты кишечного биотопа обладают широким набором сахаролитических ферментов и высокой скоростью метаболизма. Широкую субстратную специфичность бифидобиоты рассматривают как один из механизмов их доминирования в кишечном микробиоценозе. Исследование содержания углеводного состава экстрактов проростков ячменя позволило идентифицировать шесть сахаров, являющихся моно- и олигосаха-ридами. При этом СВЧ-подготовка изменяет количественное содержание фосфорилированных форм углеводов (см. таблицу). Кроме сахаров обнаружен многоатомный спирт триетол.
Моносахара в экстрактах неэкспонированных проростков ячменя были представлены пенто-зами и гексозами, а олигосахара - дисахаридами. Помимо этого отмечено наличие метаболически активных форм углеводов - рибозо-5-фосфата и
глюкозо-1-фосфата. Содержание глюкозо-1-фос-фата - наибольшее среди всех углеводов; на втором месте - нефосфолирированные формы гексоз - манноза и глюкоза. Меньше всего обнаружено дисахарида трегалозы. Кроме углеводов в экстракте выявлено незначительное содержание многоатомного спирта триетола. После СВЧ-обработки семян в режиме 0,42 кВт в течение 11 мин в экстракте несколько увеличилось содержание рибозо-5-фосфата, и в 3,4 раза возросло количество триетола. Экспонирование семян до посева СВЧ мощностью 0,7 кВт приводило к тому, что содержание таких углеводов, как рибозо-5-фосфат, глюкоза, манноза, глюко-зо-1-фосфат в экстрактах микрозелени снижалось еще заметнее, чем в неэкспонированных и обработанных в щадящем режиме семенах. Тре-галозу не регистрировали, однако в составе появлялись сахароза и галактоза, которые, по литературным данным, способны стимулировать рост бифидобактерий. При этом также отмечалось наличие триетола.
Кривые роста штаммов в контрольных кюветах свидетельствуют о том, что лаг-фаза у штамма В. bifidum 20 длилась три часа (кювета 3); у пробиотического (кювета 2) она была короче -30 мин (см. рисунок).
Фаза экспоненциального роста В. bifidum 791 начиналась практически сразу после внесения микроорганизма в питательную среду. Средний темп прироста составил 0,3 ед. оп. пл. за один час, и уже через шесть часов культуральная жидкость с В. bifidum 791 достигала максимальной оптической плотности - 1,91 ед. Далее начиналась стационарная фаза, когда количество бактериальных клеток практически не изменялось. У исследуемого изолята кривая роста была более «пологой», и максимальные значения опти-
Содержание сахаров в экстрактах проростков ячменя при разных способах их подготовки к посевам,
мгк на1 г сухого вещества Sugar Content in Barley Seedlings Extracts with Different Methods of Their Preparation for Sowing,
mgc per1 g of Dry Matter
Стандарт Время удерживания, Семена Экспонирование в режиме СВЧ, кВт
мин без подготовки 0,42 0,70
Рибозо-5Ф 11,20 0,790 0,870 0,440
Трегалоза 15,50 1,610 0,380 -
Сахароза 15,54 - - 0,300
Глюкоза 16,81 1,660 1,060 0,630
Манноза 17,32 2,150 1,560 0,810
Галактоза 17,41 - - 0,430
Триетол 19,29 0,095 0,320 0,150
Глюкозо-1Ф 21,80 4,880 - 0,050
Т-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-►
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21
Время культивирования г, ч
Кюветы:
Питательная среда + В. bifidum 791 3 Питательная среда + В. bifidum 20
Питательная среда + экстракт ячменя без СВЧ обработки + В. bifidum 791
5 Питательная среда + экстракт ячменя, обработанного СВЧ 0,42 кВт + В. bifidum 791
6 Питательная среда + экстракт ячменя, обработанного СВЧ 0,7 кВт + В. bifidum 791 ■ Питательная среда + экстракт ячменя без СВЧ обработки + В. bifidum 20
-(§)- Питательная среда + экстракт ячменя, обработанного СВЧ 0,42 кВт + В. bifidum 20 Питательная среда + экстракт ячменя, обработанного СВЧ 0,7 кВт + В. bifidum 20
Примечание. Кювета 7-питательная среда, против которой снимали показания (на графике не приводится)
Кривые кинетического изменения оптической плотности бактериальных культур Curves of Kinetic Change in the Optical Density ofBacterial Cultures
ческой плотности в 1,21 ед. регистрировались только спустя 20 ч культивирования. Скорость размножения В. bifidum 20 невысока, средний темп прироста - 0,06 ед. оп. пл. в час.
Продолжительность лаг-фазы у пробиотиче-ского штамма В. bifidum 791 в питательной среде с экстрактами ячменя, независимо от наличия обработки семян, составила один час - кюветы 4,5, 6. Быстрее всего происходила пролиферация штамма в питательной среде с экстрактами ячменя, семена которого не обрабатывали СВЧ-из-лучением. Средний темп прироста составил 0,19 ед. оп. пл. в час. Через 12 ч культивирования В. bifidum 791 оптическая плотность в кювете 4 достигала максимального значения - 2,152 ед. оп. пл. С тринадцатого часа начиналась стационарная фаза, сопровождающаяся постепенным сокращением числа бактериальных клеток. Кривая роста штамма В. bifidum 791 в кювете 5 с добавлением экстракта ячменя, предварительно обработанного СВЧ-излучением мощностью 0,42 кВт, похожа на рост штамма в кювете 4. Средний темп прироста оптической плотности был даже выше, чем у штамма, который культивировали с
экстрактом необработанного ячменя, - 0,260 ед. оп. пл. в час. Поэтому максимальной оптической плотности (2,190 ед.) штамм достигал уже на девятом часу культивирования. Отставание в делении наблюдали только со второго по третий час от начала эксперимента, что связано, видимо, с синтезом индуцибельных ферментов у бифидо-бактерий в ответ на наличие в среде сахаров из проростков обработанного ячменя. Поэтому на начальных этапах развития популяции скорость деления бактериальных клеток была замедленной и уступала штамму, культивируемому на питательной среде с экстрактом из необработанного ячменя.
Темп прироста мутности бактериальной культуры при добавлении экстракта ячменя после экспозиции семян СВЧ-излучения мощностью 0,7 кВт был такой же, как и при добавлении экстракта после СВЧ 0,42 кВт, и составил 0,200 ед. в час. Также со второго по третий час культивирования регистрировали низкую скорость деления, так как прирост оптической плотности у него был в три раза ниже, чем у образца в кювете 4 и в 1,8 раза меньше, чем у образца в кювете 5.
Максимальные значения оптической плотности регистрировали через 12 ч культивирования -2,223 ед. оп. пл. У данного образца в последующие восемь часов опыта количество бактериальных клеток практически не снижалось, о чем свидетельствует показатель оптической плотности, который даже на момент окончания эксперимента был высоким - 2,152 ед. оп. пл.
У штамма В. bifidum 20 зарегистрированы следующие результаты. Стадия адаптации, или лаг-фаза, у образцов 8 и 9 длилась два часа, тогда как у образца 7 в два раза дольше - четыре часа. Быстрее всего оптическая плотность нарастала у образца 8. Средний темп прироста бактериальной массы в фазе экспоненциального роста составил 0,160 ед. оп. пл. в час. Параллельно нарастала оптическая плотность образца в кювете 9. Скорость деления микроорганизмов была меньше, так как средний темп прироста составил 0,100 ед. оп. пл. в час. Поэтому уже после пяти часов культивирования оптическая плотность образца в кювете 9 была меньше в 1,4 раза, чем образца в кювете 8 - 0,160 ед. оп. пл. и 0,220 ед. оп. пл. соответственно. Максимальная разница по показателю оптической плотности между образцами 8 и 9 была зарегистрирована через 12 ч культивирования - 0,340 ед. оп. пл.
Темп прироста оптической плотности культуры в кювете 7 составил 0,100 ед. оп. пл. в среднем, т. е. был меньше, чем культуры в кювете 8, в которую был добавлен экстракт ячменя после обработки СВЧ-излучением мощностью 0,42 кВт. Это, вероятно, связано с длительной адаптацией В. bifidum 20 в питательной среде с экстрактами проростков ячменя без обработки СВЧ-излуче-нием. Максимальную разницу по оптической плотности между образцами 7 и 8 регистрировали через 14-15 ч культивирования (0,670 ед. оп. пл.), а с образцом 9 - после 13 ч культивирования (0,260 ед. оп. пл.).
Анализ полученных данных позволил установить следующее: адаптация бифидобактерий в лаг-фазу в питательной среде с экстрактами проростков ячменя после СВЧ-обработки сокращается в два раза по сравнению с нативной питательной средой. Экстракты проростков ячменя, подвергнутые СВЧ-обработке в течение 11 мин мощностью 0,42 кВт, стимулируют размножение бифидобактерий в периодической бактериальной культуре, что сопровождается нарастанием оптической плотности среды.
Бифидобактерии обладают большим набором ферментов, разлагающих сахара, вследствие чего выделяются органические кислоты, которые играют важную роль в поддержании стабильности кишечного микробиома и здоровья человека в целом [8]. Вследствие этого многие
олиго- и полисахариды рассматриваются как би-фидогенные факторы, стимулирующие рост и размножение бифидофлоры [5; 7].
Исследование биохимического профиля показало, что пробиотический штамм B. bifidum 791 обладал способностью ферментировать D-галактозу, D-глюкозу, D-фруктозу, D-раффинозу, L-арабинозу, 0-трегалозу;не проявлял биохимической активности к таким углеводам, как D-сахароза, D-мальтоза, D-ксилоза, D-трегалоза, D-мелецитоза, D-рамноза, инулин и к спиртам
- дульцитолу, эритролу, салицину, D-сорбитолу, инозиту, D-маниту. Штамм B. bifidum 20, в отличие от B. bifidum 791, не ферментировал раффинозу и арабинозу, что отображает особенности штаммов, формирующихся при микроэкологических нарушениях в кишечном микробиоме. В остальном их биохимические свойства были схожими и соответствовали видовому описанию B. bifidum.
Как известно, продолжительность лаг-фазы и скорость размножения бактерий в фазе экспоненциального роста зависят от состава среды [13; 14]. Например, обогащение среды глюкозой и фруктозой приводит к эффекту стимуляции у Escherichia coli, Lactobacillus spp. [13]. Механизм стимуляции можно описать следующим образом. У бактерий при большом количестве питательных веществ возрастает скорость синтеза РНК и ДНК, они увеличиваются в размере и содержат больше рибосом. После формирования в лаг-фазе нового физиологического состояния у бактерий возрастает скорость деления [14]. Проведенное исследование показало, что добавление экстрактов ячменя, обработанных СВЧ-облучени-ем, делает фазу адаптации бифидобактерий минимальной. Это обусловлено с тем, что СВЧ-об-лучение способствует накоплению в проростках растений широкого набора сахаров. Среди сахаров обнаружены глюкоза, манноза, трегалоза и метаболически активные формы углеводов
- фосфорилированные глюкоза и рибоза. Именно сахара в период адаптации используются би-фидобактериями как субстраты для подготовки к последующему делению, т. е. являются «би-фидогенными» факторами. Поскольку взятые для исследования штаммы бифидобактерий несколько отличались друг от друга по биохимической активности и адаптационным свойствам, то скорость их размножения была разной. В отношении B. bifidum 791 зарегистрирован явный эффект стимуляции их размножения.
Экстракты из проростков ячменя, обработанного СВЧ-лучами мощностью 0,42 и 0,70 кВт, стимулировали размножение штаммов пробио-тического происхождения в экспоненциальную фазу. При этом отмечены стабильные показате-
ли оптической плотности в стационарной фазе преимущественно при добавлении экстракта ячменя с максимальной мощностью обработки. Возможно, это объясняется тем, что под воздействием СВЧ-излучения в зернах происходит активизация ферментов, приводящая к накоплению значительного количества спирта трие-тола - сильнейшего восстановителя дисульфид-ных связей, т. е. проявляются антиоксидантные свойства. Антиоксидантная защита бифидобак-терий в стационарной фазе, когда накапливаются органические кислоты и иные продукты метаболизма микроорганизмов, способствует сохранению популяции бифидобактерий. Появление при СВЧ-воздействии 0,70 кВт в экстрактах микрозелени галактозы, которая входит в состав галактоолигосахаридов - стимуляторов роста бифидобактерий с доказанным эффектом, обусловливает высокую оптическую плотность периодической бактериальной культуры. Стимуляция размножения штаммов В. bifidum 20 происходила при добавлении экстракта из проростков ячменя, который предварительно обрабатывали СВЧ-лучами мощностью 0,42 кВт, при этом содержание триетола было максимальным, что косвенно свидетельствовало о функциональных нарушениях собственных антиоксидантных систем бактерий.
Заключение
Установлена перспективность предварительного экспонирования СВЧ-излучением семян ячменя с целью получения экстрактов микрозелени с выраженными пребиотическими свойствами. Экстракты проростков ячменя, особым образом подготовленных к посеву, возможно использовать в продуктах функционального питания для стимулирования размножения постоянных представителей кишечной микробио-ты - бифидобактерий. Также они могут быть использованы в биотехнологических процессах для сокращения времени адаптации бифидобак-терий при культивировании их в периодической культуре для формирования высокой плотности популяции в стационарную фазу роста.
Преимущество злаковых ростков как пищевых ингредиентов заключается в том, что они легко и экономически эффективно могут быть произведены на простом оборудовании, благодаря доступным расходным материалам и быстрому развитию, которое варьирует от нескольких дней (пророщенное зерно) до двух недель (микрозелень). Это, в свою очередь, предоставляет уникальную возможность промышленного масштабирования пищевых ингредиентов с доказанными положительными эффектами.
Библиографический список
1. Мерцалова С.Л., Мерцалов И.О. Основные тенденции функционального питания в современном мире // Научные записки ОрелГИЭТ. 2021. № 37 (1). С. 65-68.
2. Блюм Г.Э. Кишечный микробиом - основной фактор поддержания здоровья и развития болезней человека // Российский журнал гастроэнтерологии, гепатологии, колопроктологии. 2017. Т. 27, № 5. С. 4-10. DOI: https://doi.org/10.22416/1382-4376-2017-27-5-4-10.
3. Моргачева Д.А., Диникина Ю.В., Тошина Ю.К., Белогурова М.В. Роль микробиома в патогенезе инфекционного и иммунологического повреждения желудочно-кишечного тракта у детей с онкогематологическими заболеваниями // Онкогематология. 2021. Т. 16, № 2. С. 86-93. DOI: https://doi.org/10.17650/1818-8346-2021-16-2-86-93.
4. Шабалдин А.В., Шабалдина Е.В., Симбирцев А.С. Особенности микробиома верхних отделов респираторного тракта у детей с рецидивирующими респираторными заболеваниями // Инфекция и иммунитет. 2017. Т. 7, № 4. С. 341-349. DOI: https://doi. org/10.15789/2220-7619-2017-4-341-349.
5. Ардатская М.Д. Пробиотики, пребиотики и метабиотики в коррекции микроэкологических нарушений кишечника // Медицинский совет. 2015. № 13. С. 94-99. DOI: https://doi. org/10.21518/2079-701X-2015-13-94-99.
Bibliography
1. Mertsalova, S.L.; Mertsalov, I.O. Osnovnye Tendencii Funkcion-al'nogo Pitaniya v Sovremennom Mire [Main Trends of Functional Nutrition in the Modern World]. Nauchnye Zapiski OrelGIE'T. 2021. No. 37 (1). Pp. 65-68.
2. Blyum, G.E'. Kishechnyj Mikrobiom - Osnovnoj Faktor Podderzhani-ya Zdorov'ya i Razvitiya Boleznej Cheloveka [Intestinal Microbiome as the Main Factor in Maintaining Health and Human Diseases Development]. Rossijskij Zhurnal Gastroe'nterologii, Gepatologii, Koloproktologii. 2017. Vol. 27. No. 5. Pp. 4-10. DOI: https://doi. org/10.22416/1382-4376-2017-27-5-4-10.
3. Morgacheva, D.A.; Dinikina, Yu.V.; Toshina, Yu.K.; Belogurova, M.V. Rol' Mikrobioma v Patogeneze Infekcionnogo i Immunologich-eskogo Povrezhdeniya Zheludochno-Kishechnogo Trakta u Detej s Onkogematologicheskimi Zabolevaniyami [Microbiome Role in the Pathogenesis of Infectious and Immunological Damage to the Gastrointestinal Tract in Children with Oncohematological Diseases]. Onkogematologiya. 2021. Vol. 16. No. 2. Pp. 86-93. DOI: https://doi. org/10.17650/1818-8346-2021-16-2-86-93.
4. Shabaldin, A.V.;Shabaldina, E.V.;Simbircev, A.S. Osobennosti Mikrobioma Verxnix Otdelov Respiratornogo Trakta u Detej s Re-cidiviruyushhimi Respiratornymi Zabolevaniyami [Microbiome Features of the Upper Respiratory Tract in Children with Recurrent Respiratory Diseases]. Infekciya i Immunitet. 2017. Vol. 7. No. 4. Pp. 341-349. DOI: https://doi.org/10.15789/2220-7619-2017-4-341-349.
6. Ashaolu, T.J. Immune Boosting Functional Foods and Their Mechanisms: A Critical Evaluation of Probiotics and Prebiotics. Biomed-icine & Pharmacotherapy. 2020. Vol. 130. Article Number: 110625. DOI: https://doi.org/10.1016/j.biopha.2020.110625.
7. Rivero-Urgell, M.;Santamaria-Orleans, A. Oligosaccharides: Application in Infant Food. Early Human Development. 2001. Vol. 65. Suppl. 2. Pp. S43-S52. DOI: https://doi.org/10.1016/s0378-3782(01)00202-x.
8. Захарова Ю.В., Леванова Л.А. Современные представления о таксономии, морфологических и функциональных свойствах бифидобактерий // Фундаментальная и клиническая медицина. 2018. Т. 3, № 1. С. 90-101. DOI: https://doi.org/10.23946/2500-0764-2018-3-1-90-101.
9. Galieni, A.; Falcinelli, B.; Stagnari, F.; Datti, A.; Benincasa, P. Sprouts and Microgreens: Trends, Opportunities, and Horizons for Novel Research. Agronomy. 2020. Vol. 10. Iss. 9. Article Number: 1424. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy10091424.
10. Falcinelli, B.;Benincasa, P.; Calzuola, I.; Gigliarelli, L.; Lutts, S.; Marsili, V. Phenolic Content and Antioxidant Activity in Raw and Denatured Aqueous Extracts from Sprouts and Wheatgrass of Einkorn and Emmer Obtained under Salinity. Molecules. 2017. Vol. 22. Iss. 12. Article Number: 2132. DOI: https://doi.org/10.3390/ molecules22122132.
11. Kaur, N.; Singh, B.; Kaur, A.; Yadav, M.P.; Singh, N.; Ahlawat, A.K.; Singh, A.M. Effect of Growing Conditions on Proximate, Mineral, Amino Acid, Phenolic Composition and Antioxidant Properties of Wheatgrass from Different Wheat (Triticum Aestivum L.) Varieties. Food Chemistry. 2021. Vol. 341, Part 1. Article Number: 128201. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.foodchem.2020.128201.
12. Соболева О.М., Кондратенко Е.П., Сухих А.С. Биохимическая активность эндосперма проростков ячменя после предварительной СВЧ-обработки // Вестник Воронежского государственного университета. Серия: Химия. Биология. Фармация. 2021. № 2. С. 34-42.
13. Каменская Е.П., Вагнер В.А., Камаева С.И. Исследование совместного развития пробиотиков и пивных дрожжей в технологии хлебного кваса с фруктозо-глюкозным сиропом // Ползунов-ский вестник. 2020. № 1. С. 78-84. DOI: https://doi.org/10.25712/ ASTU.2072-8921.2020.01.016.
14. Дорошенко Ю.В. Кинетические характеристики роста микроорганизмов перифитона систем гидробиологической очистки // Актуальные вопросы биологической физики и химии. 2019. Т. 4, № 3. С. 435-439.
5. Ardatskaya, M.D. Probiotiki, Prebiotiki i Metabiotiki v Korrekcii Mikroe'kologicheskix Narushenij Kishechnika [Probiotics, Prebiotics and Metabiotics in the Microecological Intestinal Disorders Correction]. Medicinskij Sovet. 2015. No. 13. Pp. 94-99. DOI: https://doi.org/10.21518/2079-701X-2015-13-94-99.
6. Ashaolu, T.J. Immune Boosting Functional Foods and Their Mechanisms: A Critical Evaluation of Probiotics and Prebiotics. Biomed-icine & Pharmacotherapy. 2020. Vol. 130. Article Number: 110625. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.biopha.2020.110625.
7. Rivero-Urgell, M.; Santamaria-Orleans, A. Oligosaccharides: Application in Infant Food. Early Human Development. 2001. Vol. 65. Suppl. 2. Pp. S43-S52. DOI: https://doi.org/10.1016/s0378-3782(01)00202-x.
8. Zakharova, Yu.V.;Levanova, L.A. Sovremennye Predstavleniya o Taksonomii, Morfologicheskix i Funkcional'nyx Svojstvax Bifido-bakterij [Modern Ideas about the Taxonomy, Morphological and Functional Properties of Bifidobacteria]. Fundamental'naya i Klin-icheskaya Medicina. 2018. Vol. 3. No. 1. Pp. 90-101. DOI: https://doi. org/10.23946/2500-0764-2018-3-1-90-101.
9. Galieni, A.; Falcinelli, B.; Stagnari, F.; Datti, A.; Benincasa, P. Sprouts and Microgreens: Trends, Opportunities, and Horizons for Novel Research. Agronomy. 2020. Vol. 10. Iss. 9. Article Number: 1424. DOI: https://doi.org/10.3390/agronomy10091424.
10. Falcinelli, B.; Benincasa, P.; Calzuola, I.; Gigliarelli, L.; Lutts, S.; Marsili, V. Phenolic Content and Antioxidant Activity in Raw and Denatured Aqueous Extracts from Sprouts and Wheatgrass of Einkorn and Emmer Obtained under Salinity. Molecules. 2017. Vol. 22. Iss. 12. Article Number: 2132. DOI: https://doi.org/10.3390/ molecules22122132.
11. Kaur, N.; Singh, B.; Kaur, A.; Yadav, M.P.; Singh, N.; Ahlawat, A.K.; Singh, A.M. Effect of Growing Conditions on Proximate, Mineral, Amino Acid, Phenolic Composition and Antioxidant Properties of Wheatgrass from Different Wheat (Triticum Aestivum L.) Varieties. Food Chemistry. 2021. Vol. 341, Part 1. Article Number: 128201. DOI: https://doi.org/10.1016/jj.foodchem.2020.128201.
12. Soboleva, O.M.; Kondratenko, E.P.; Suxix, A.S. Bioximicheskaya Ak-tivnost' E'ndosperma Prorostkov Yachmenya posle Predvaritel'noj SVCh-Obrabotki [Biochemical Activity of the Barley Seedlings Endosperm after Preliminary Microwave Treatment]. Vestnik Voro-nezhskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya: Ximiya. Biologi-ya. Farmaciya. 2021. No. 2. Pp. 34-42.
13. Kamenskaya, E.P.;Vagner, V.A.;Kamaeva, S.I. Issledovanie Sovmestnogo Razvitiya Probiotikov i Pivnyx Drozhzhej v Tex-nologii Xlebnogo Kvasa s Fruktozo-Glyukoznym Siropom [Joint Development Study of Probiotics and Brewer's Yeast in the Technology of Bread Kvass with Fructose-Glucose Syrup]. Polzunovskij Vestnik. 2020. No.1. Pp. 78-84. DOI: https://doi.org/10.25712/ ASTU.2072-8921.2020.01.016.
14. Doroshenko, Yu.V. Kineticheskie Xarakteristiki Rosta Mikroorgan-izmov Perifitona Sistem Gidrobiologicheskoj Ochistki [Periphyton Microorganisms Growth Characteristics of the Hydrobiological Purification Systems]. Aktual'nye Voprosy Biologicheskoj Fiziki i Ximii. 2019. Vol. 4. No. 3. Pp. 435-439.
Информация об авторах / Information about Authors
Захарова Юлия Викторовна
Zakharova, Yulia Viktorovna
Тел./Phone: +7 (951) 591-26-92 E-mail: [email protected]
Доктор медицинских наук, доцент, профессор кафедры микробиологии и вирусологии Кемеровский государственный медицинский университет 650056, Российская Федерация, г. Кемерово,ул. Ворошилова, 22А
Doctor of Medical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Microbiology and Virology Department Kemerovo State Medical University
650056, Russian Federation, Kemerovo, Voroshilov St., 22А ORCID: https://orcid.org/0000-0002-3475-9125
Котова
Татьяна Вячеславовна
Kotova,
Tatyana Vyacheslavovna
Тел./Phone: +7 (923) 518-13-31 E-mail: [email protected]
Доктор технических наук, доцент, профессор кафедры фармацевтической и общей химии
Кемеровский государственный медицинский университет 650056, Российская Федерация, г. Кемерово,ул. Ворошилова, 22А Ведущий научный сотрудник научно-образовательного центра «Технологии инновационного развития»
Уральский государственный экономический университет 620144, Российская Федерация, г. Екатеринбург,ул. 8 Марта, 62
Doctor of Technical Sciences, Associate Professor, Professor of the Pharmaceutical and General Chemistry Department Kemerovo State Medical University
650056, Russian Federation, Kemerovo, Voroshilov St., 22А
Leading Researcher of the Scientific and Educational Center "Innovative Development Technologies"
Ural State University of Economics
620144, Russian Federation, Ekaterinburg, 8 March St. / Narodnoy Voli St., 62/45 ORCID: https://orcid.org/0000-0002-1601-7371
Соболева Ольга Михайловна
Soboleva, Olga Mikhailovna
Тел./Phone: +7 (384-2) 73-28-71 E-mail: [email protected]
Кандидат биологических наук, доцент кафедры микробиологии и вирусологии Кемеровский государственный медицинский университет 650056, Российская Федерация, г. Кемерово,ул. Ворошилова, 22А
Candidate of Biological Sciences, Associate Professor of the Microbiology and Virology Department
Kemerovo State Medical University
650056, Russian Federation, Kemerovo, Voroshilov St., 22А ORCID: https://orcid.org/0000-0001-8929-7725
Сухих
Андрей Сергеевич
Sukhikh,
Andrey Sergeevich
Тел./Phone: +7 (960) 934-31-98 E-mail: [email protected]
Кандидат фармацевтических наук, доцент, заведующий лабораторией физико-химических исследований фармакологически активных и природных соединений Кемеровский государственный университет 650000, Российская Федерация, г. Кемерово,ул. Красная, 6
Candidate of Pharmaceutical Sciences, Associate Professor, Head of the Laboratory of Physicochemical Research of Pharmacologically Active and Natural Compounds Kemerovo State University 650000, Russian Federation, Kemerovo, Red St., 6
ORCID: https://orcid.org/0000-0001-9300-S334
Ле
Виолета Мироновна
Le,
Violeta Mironovna
Тел./Phone: +7 (909) S13-99-31 E-mail: [email protected]
Кандидат химических наук, научный сотрудник лаборатории биотестирования
природных нутрицевтиков
Кемеровский государственный университет
650000, Российская Федерация, г. Кемерово,ул. Красная, 6
Doctor of Chemical Sciences, Researcher of the Laboratory for Natural Nutraceuticals Biotesting
Kemerovo State University
650000, Russian Federation, Kemerovo, Red St., 6
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-9S4б-бб33
