Перспективы использования безмикробной культуральной жидкости в пищевой промышленности Текст научной статьи по специальности «Промышленные биотехнологии»

ПРОДУКТЫ ДЛЯ ОПТИМАЛЬНОГО ПИТАНИЯ

ТЕМА НОМЕРА

УДК: 664:579.083.13:577.1:612.3 (045)

Перспективы использования безмикробной культуральной жидкости

в пищевой промышленности

И.М. Сорокина, ассистент, А.Ф. Доронин, канд. техн. наук, профессор,

Т.И. Демидова, канд. техн. наук, доцент

Московский государственный университет пищевых производств

В большинстве случаев целевой продукт процесса культивирования в технологии производства бактериальных препаратов - микробная биомасса, а оставшаяся после ее отделения отработанная культураль-ная жидкость (фугат) - отход производства. После центрифугирования данная жидкость собирается в специальные емкости, где ее подвергают термической обработке, после которой сливают в канализацию.

Отношение к отработанной куль-туральной жидкости, как к отходу производства, необоснованно по двум причинам: во-первых, это приводит к дополнительным производственным расходам, обусловленными природоохранными мероприятиями; во-вторых, проведенные нами исследования химического состава (БКЖ) на примере пробиотических штаммов бактерий Lactobacillus helveticus N K1 и Bifidobacterium longum B 379М показали, что в полученном биоматериале находится более 100 различных химических соединений (аминокислоты, витамины В,, В2, В6 В12, К, никотиновая и фолие-вая кислоты, холин, органические кислоты, летучие жирные кислоты и многие другие), в том числе в количествах, позволяющих им при попадании в организм проявлять заметную физиологическую активность.

Использование культуральной жидкости в различных отраслях науки и создание безотходного производства бакпрепаратов и баккон-центратов - весьма актуальная задача.

Известно, что культуральную жидкость применяют в фармацевтической промышленности при производстве лекарственных препаратов для терапии и профилактики различных заболеваний, в том числе и для новорожденных детей [2, 3, 4, 5, 6, 7] (см. таблицу).

Ключевые слова: культуральная жидкость; фугат; пробиотики; стерилизация фильтрованием; комплексный обогатитель.

Key words: cultural liquid; filtrate water; probiotics; sterilization by filtering; complex fortificant.

Было предложено повторное использование культуральной жидкости после ее соответствующей обработки и обогащения в качестве питательной среды [1].

Из культуральной жидкости можно извлечь биологически активные вещества: витамины, аминокислоты, бактериоцины, стероидные вещества, однако этот процесс весьма трудоемкий.

Кроме того, известно, что бактерии не только способны продуцировать в процессе своей жизнедеятельности большой спектр различных макро- и микронутриентов, но и превращать уже существующие соединения, например минеральные вещества, аминокислоты, витамины и другие, в более биоусвояемую форму для человека [9, 10].

Авторами данной работы предлагается использование БКЖ в качестве комплексного обогатителя пищевых функциональных продуктов питания.

Данная работа выполнена по результатам исследований, проведенных в рамках Государственного контракта № 02.522.12.2009 «Разработка технологий универсального быстропереори-ентируемого производства заквасок прямого внесения для биотехнологической промышленности» Министерства Образования и Науки РФ.

Был получен патент РФ № 2397246 «Комплексный обогатитель пищевого продукта».

Бактериальную взвесь получали путем глубинного культивирования производственного штамма бактерий - представителя нормальной микрофлоры человека на регламентированных питательных средах или средах, пригодных для культивирования этих микроорганизмов. Содержание колониеобразующих клеток в бактериальной взвеси составляло максимально возможное значение (обычно не менее 108- 109 КОЕ/мл), что обеспечивало максимальное содержание биологически активных экзометаболитов.

Нативную культуральную жидкость (фугат) лакто- и бифидобакте-рий получали из бактериальных взвесей лактобактерий Lactobacillus helveticus NK1 и бифидобактерий Bifidobacterium longum B 379М, соответственно, путем отделения бактериальных взвесей центрифугированием при 5000-10000 мин-1 в течение 5-20 мин при 4...6 °С.

БКЖ подвергали стерилизации фильтрованием на фильтровальной мембранной системе Stericup™ PLUS (Millipore, США) с отверстиями пор 0,22 мкм.

Stericup - это устройство для стерилизующей фильтрации. Фильтровальная система Stericup™ PLUS с мембраной из эфира целлюлозы Millipore Express PLUS представляет собой лабораторную установку для работы в ламинарном боксе. Устройства Stericup состоят из фильтрующей воронки и приемной емкости с крышкой для хранения фильтрата. Объем воронки составляет 500 мл, а объем приемной емкости - 1000 мл.

Мембраны Millipore Express PLUS имеют низкое связывание белка и самую высокую пропускную способность. Движущей силой переноса вещества через мембрану служит перепад давления по обе стороны мембраны. В качестве перекачивающего насоса использовали перистальтическую систему со стерилизуемыми трубками PD 5106 компании HEIDOLPH (Германия). Максимальное рабочее давление - 1 МПа.

БКЖ может храниться в нативном, замороженном виде или в виде порошка. БКЖ с содержанием сухих веществ до 10 % можно использовать в хлебопекарной, кондитерской и пищеконцентратной промышлен-ностях, а также при производстве функциональных напитков и мороженого.

Однако наиболее стоек в хранении лиофилизированный БКЖ с содержанием влаги 3-5 %. В этой связи считаем перспективным создание продуктов симбиотического типа, представляющие собой комбинацию

PRODUCTS FOR AN OPTIMUM FOOD

пробиотиков и пребиотиков, оказывающих взаимно усиливающие действия на физиологические функции и процессы обмена веществ в организме человека.

В качестве пребиотиков использовали экстракты из пектиносодержа-щего сырья, содержащие олиго- и полисахариды, многоатомные спирты, аминокислоты и пептиды, анти-оксиданты. В качестве пробиотика метаболитного типа применяли БКЖ. Совместная лиофилизация вышеперечисленных компонентов позволила получить функциональный пищевой продукт длительного хранения с симбиотическими свойствами, отвечающего ГОСТ Р 523492005 «Продукты пищевые функциональные», и пригодный для зондо-вого введения с целью нутритивной поддержки при различных патологиях желудочно-кишечного тракта.

Использование отхода производства бактерийных препаратов и бактерийных концентратов на основе биомассы пробиотических микроорганизмов - представителей нормальной микрофлоры в качестве комплексного обогатителя пищевого продукта позволяет не только повысить содержание витаминов, органических кислот, аминокислот, полисахаридов и микроэлементов, но и их биодоступность для человека.

Исследования показали перспективность использования безмикробных фильтратов пробиотических бактерий как основы и/или обогатительной добавки при изготовлении функциональных продуктов питания, в частности, функциональных и спортивных напитков различного назначения.

ЛИТЕРАТУРА

1. Евдокимов, И.А. Регенерация отработанных культуральных жидко-стей//И.А. Евдокимов, С.В. Васили-син, Н.Н. Капленко, П.Б. Новаков, М.А. Шмакова//Сборник научных трудов СевКав ГТУ. Сер. «Продовольствие». - Ставрополь: СевКав ГТУ, 2002. - С. 68-71.

2. Иммунобиологические препараты и перспективы их применения в инфектологии/Г.Г. Онищенко, В.А. Алешкин, С.С. Афанасьев, В.В. Поспелова; под ред. Г.Г. Онищенко, В.А. Алешкина, С.С. Афанасьева, В.В. Поспеловой. - М.: ГОУ ВУНМЦ МЗ РФ, 2002. - 608 с.

3. Минушкин, О.Н. Дисбактериоз кишечника: современное состояние проблемы/О.Н. Минушкин//СопБ1-lium medicum.- 2007.- Т. 9.-№ 67. - С. 59-64.

Фармацевтические препараты на основе метаболитов и фрагментов клеток

микроорганизмов

Препарат

Состав

Форма выпуска

Применение

Acidophilus Сухое молоко и продукты Zyma метаболизма Lactobacillus

(Германия) acidophillus

Lacteol Сухое молоко и продукты

(Франция) метаболизма Lactobacillus acidophillus

Calopten Смесь антигенных фракций трех

(Франция) штаммов Staphylococcus aureus, четырех штаммов E.coli, трех штаммов Proteus vulqaris и наполнитель-ароматизатор

Simbioflor Суспензии микробных клеток и (Германия) аутолизатов Enterococcus faecalis и E.coli человека, в разных сочетаниях

Immudon Лизаты L.acidophilus, L.helveticus, (Франция) L.lactis, L.fermentum, Str.pyogenes, Str.sanguinus, E.faecium, Staphylococcus aureus, Klebsiella pneumoniae, Corynebacterium pseudodiphtericum, fusiformis, Candida albicans

I.R.S.19 Микробные аутолизаты (Франция)

«Уро- Бактериальный белковый

Васком» экстракт восемнадцати штаммов

(Швейца- E.coli, полученный фракциони-

рия) рованием щелочного гидроли-зата микробной культуры

«Хилак- Концентрат продуктов

форте» метаболизма сахаролитических

(Германия) (L.acidophilus, L.helveticus, Enterococcus faecalis) и протеолитических (Echerichia coli) микроорганизмов (беззародышевые водн. субстраты прод. обмена веществ)

«Микростим» Метаболиты Lactobacillus (Россия) plantarum 8P-A3

Гранулы или порошки, которые перед применением разводят в виде суспензии молоком или водой

Гранулы или порошки, которые перед применением разводят в виде суспензии молоком или водой

Порошок

Полоскания, инъекционные суспензии, капли для приема внутрь

Таблетки или леофильно высушенные смеси

Спрей

Желатиновые капсулы

Капли для приема внутрь

Суппозитории

Лечение и профилактика дисфункций пищеварительного тракта, диарей, энтероколитов, дисбактериозов, обусловленных применением антибиотиков или воздействием лучевой радиации

Лечение и профилактика дисфункций пищеварительного тракта, диарей, энтероколитов, дисбактериозов, обусловленных применением антибиотиков или воздействием лучевой радиации

Профилактика и лечение диареи инфекционной природы у новорожденных

Повышение сопротивляемости макроорганизма и лечение хронических рецидивирующих синуситов, гастроинтести-нальных расстройств

Лечение патологий полости рта

Лечение ринитов, синуситов, фарингитов и других инфекций

Лечение рецидивирующей инфекции мочевых путей

Терапия и профилактика заболеваний Ж Т с явлениями дисбактериоза, хронических заболеваний органов дыхания, нарушений липидного обмена, болезнях кожи, хронических гинекологических заболеваний

Лечение и профилактика бактериального вагиноза

4. Митрохин, С.Д. Дисбактериоз: современные представления. Диагностика возможности лечения/С.Д. Митрохин//Антибиотики и химеоте-рапия. - 2004. - Т. 49. - № 7. - С. 23-33.

5. Молохова, Е.И. Разработка про-биотического препарата на основе ультрафильтрата культуральной жидкости лактобактерий/Е.И. Молохова, Ю.В. Сорокина, Л.П. Чистохи-на, В.А. Несчисляев//Бюллетень сибирской медицины.- 2006.- Приложение 2. - С. 111-112.

6. Потапов, А.С. Применение пробиотиков врачами общей практики/ А.С. Потапов, Н.Л. Пахомовская, С.И. Полякова//Справ. поликлин. врача. - 2007. - № 6. - С. 45-49.

7. Справочник лекарственных средств build 2010.0.0.0 Professional специализированная компьютерная программа. Официальное издание. База данных реестра лекарственных средств в ред. от 23 декабря 2008.

8. Фиев, Д.Н. Применение бактериального экстракта Escherichia coli Уро-Ваксома ® в лечении и профилактике неосложненной инфекции мочевых путей/Д.Н. Фиев, А.З. Ви-нарев//Фарматека. - 2006. - № 10. - С. 15-18.

9. Шендеров, Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. Том I. Микрофлора человека и животных и ее функции/ Б.А. Шендеров. - М.: Грантъ, 1998. -288 с.