CC BY
52
ОПТИМАЛЬНОЕ ПИТАНИЕ
Продукты питания
с про- и пребиотическими свойствами
И.А. Рогов, Е.И. Титов, Н.В. Нефедова, В.И. Ганина
Московский государственный университет прикладной биотехнологии
Для удовлетворения жизненных потребностей отдельного человека и целого общества в каждой цивилизации имеются технологии, порой обусловливающие путь ее развития. Быстрый рост народонаселения, истощение природных ресурсов и накопление вредных продуктов хозяйственной деятельности в окружающей среде привели к тому, что во многих регионах нашей планеты ситуация стала критической и прежде всего для самого человека. В технологиях, позволяющих человеку на протяжении всей истории достигать все большей независимости от остальной биосферы, стали проявляться неадекватные и непредвиденные стороны их развития. Выход из сложившейся ситуации, как ни парадоксально, заключается тоже в развитии технологии, но имеющей другую целевую установку. Она должна быть направлена на то, чтобы обеспечить достойную жизнь людям при условии поддержания хотя бы на приемлемом уровне состояния всей остальной биосферы. В то же время состояние здоровья населения свидетельствует о необходимости поддержания физиологической нормы и, соответственно, возрастания производства продуктов питания, отвечающих этому запросу.
Биотехнологию можно с большой долей уверенности отнести к той технологии, которая, с одной стороны, регулируема с позиций безопасности для человека и внешней среды, а с другой -позволяет не только вовлекать в производство продуктов питания дополнительные сырьевые источники, но и более глубоко и направленно их перерабатывать.
Полноценное и здоровое питание -одно из наиболее важных и необходимых условий для сохранения жизни и здоровья нации. В последние годы в науке о питании получило развитие новое направление - так называемое функциональное питание (ФП). Функциональные продукты при систематическом употреблении должны оказывать регулирующее действие на макроорганизм или те или иные органы и системы, обеспечивая безмедикаментозную коррекцию их функции.
В МГУПБ в течение нескольких десятилетий проводятся научные исследования, направленные на развитие и со-
вершенствование биотехнологических приемов для трансформации свойств сырья животного и растительного происхождения и создание продуктов питания функциональной направленности. Разработана методология инвариантных по сырью технологий продуктов функционального назначения, основанная на расширении сырьевой базы с включением зернобобовых культур и использования ферментных препаратов. В условиях высокоинтенсивного промышленного производства данная методология позволила адаптировать некоторые традиционные технологии, используемые для повышения пищевой ценности растительного сырья.
В результате исследований были разработаны методы модификации традиционного и нетрадиционного мясного сырья с использованием различных штаммов молочнокислых микроорганизмов и частные технологии различных видов мясопродуктов. Модификация мясного сырья этим методом позволяет существенно улучшить его функциональные свойства, положительно влияет на изменение амино-и жирнокислотного составов, в итоге повышаются пищевая и биологическая ценности мясопродуктов. После ферментативной обработки субпродуктов отмечается повышение биологической ценности на 12-15 %, содержания незаменимых аминокислот в среднем на 3-6 %. В ароматическом профиле мясных продуктов, приготовленных с использованием ферментных систем молочнокислых микроорганизмов при обработке субпродуктов, выявляются продукты гидролиза аминокислот ароматического ряда метионина, цистеи-на, триптофана, аргинина, глутамино-вой кислоты [1].
Современное производство продуктов питания уже не может обходиться без микроорганизмов, представляющих собой сверхмощные «миниатюрные фабрики», способные существенным образом влиять на изменение свойств пищевого сырья и готовой продукции, в том числе реологические характеристики; интенсивность окраски мясных продуктов; существенное замедление развития окислительных и микробиологических процессов при хранении; придание специфических
вкусовых и ароматических характеристик и др. Так, овощи (морковь, капуста, отруби) после биокатализа лакто-бактериями и бифидобактериями, добавленными в количестве 10-15 % в состав вареных колбас, обогащают продукт микроэлементами (цинк, медь, магний и др.). В результате накопления продуктов микробного синтеза при ферментации овощей в мясном продукте снижается количество продуктов окисления липидов и увеличиваются сроки хранения.
Ведутся работы по селекции и исследованию штаммов молочнокислых бактерий, обладающих комплексом технологических, пробиотических и специфических свойств, с целью дальнейшего их использования в промышленности.
Определение вида микроорганизма -главная задача для последующего биотехнологического применения. Для фе-нотипической идентификации молочнокислых микроорганизмов проводят исследования совокупности признаков: морфологических, культуральных, физиолого-биохимических. Однако в последние годы систематика филогении микроорганизмов все чаще строится на различиях в структуре генома и переходит в область геносистематики, основанной на новейших достижениях молекулярной биологии. Наиболее распространен анализ, основанный на вариабельных фрагментах консервативных элементов генов рРНК. Экспериментальные исследования при идентификации штаммов микроорганизмов основывались на применении классических методов изучения свойств микроорганизмов в сочетании с генотипи-ческими методами.
Исследования взаимоотношений пробиотических штаммов, характеризующихся высокой антагонистической активностью к патогенным и условно патогенным микроорганизмам, а также термофильных молочнокислых стрептококков Streptococcus salivarius subsp. thermophilus показали, что они сочетаются между собой, а созданные консорциумы целесообразно использовать при получении комплексных добавок. Разработаны новые виды продуктов - биосметана, кисломолочный продукт детского и школьного питания, сывороточный напиток с пробиотичес-кими культурами, представляющие собой хорошо усвояемый комплекс полезных бактерий и веществ [3, 4, 5].
При разработке консорциумов про-биотиков необходимо обеспечить условия, позволяющие им вступать в симбиотические отношения, характер которых зависит от таксономической принадлежности бактерий, условий культивирования, скорости адаптации к ней, активности роста микроорганиз-
OPTIMAL FOOD
мов, а также способности продуцирования конкретными штаммами бактерий различных продуктов метаболизма. При конструировании консорциумов пробиотических культур взаимный антагонизм между бактериями должен быть исключен [6].
При создании функциональных продуктов существенное значение имеет не только выбор культур, у которых в большей степени наблюдается проявление физиологической активности, но и их сочетание с другими компонентами, помогающими им в достижении этого, так, например, с пребиотиками.
Основные функции пребиотиков в организме обусловлены тем, что они служат питательными веществами для полезной микрофлоры; способствуют адгезии клеток лакто- и бифидобакте-рий к стенкам кишечника; связывают и выводят из организма часть токсических веществ, поступающих с пищей, в том числе мутагенные пиролизаты, образующиеся при жарке пищевых продуктов при высокой температуре и т. д. [7].
Большая научно-исследовательская работа проведена по созданию синби-отических композиций (сочетание пре-и пробиотиков).
Выявление лимитирующих факторов обмена веществ при культивировании бактерий дает возможность непосредственно воздействовать на эти факторы. Это чрезвычайно важно для более полного понимания путей конструктивного и энергетического обмена микроорганизмов, что позволит получать максимально возможное количество живых клеток в биомассе и продуктов их метаболизма. Результаты исследований показали, что это возможно при использовании эффективных пребиотиков, таких, как, например, лактулоза и Lactobacillus plantarum ГВИ, Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgari-cus, Bifidobacterium longum ВГБ-21.
Установлено, что модификация растительных субстратов путем ферментации наиболее активными штаммами молочнокислых микроорганизмов улучшает их свойства. В результате такой биомодификации растительный субстрат представляет собой синбиоти-ческую композицию, которую можно использовать как полноценную добавку в мясных продуктах, а также при получении биологически активных добавок.
Развитие микроорганизмов на субстрате, содержащем смесь зерновых и овощных компонентов, приводит к изменению аминокислотного состава, свидетельствующему об обогащении субстрата белком. В МГУПБ установлено, что получение синбиотической композиции, например, возможно путем гидролиза тыквенного сырья ферментным препаратом из Trichderma reesei с последующим внесением про-
биотических культур. Получаемая композиция представляет собой сочетание пектинсодержащего сырья с клетками-пробионтами и может служить активным компонентом в пищевых продуктах.
При создании синбиотических композиций возможна иммобилизация клеток пробиотических культур в нагретый до 85 °С раствор желатина с последующим охлаждением и получением геля. На основании изучения термоустойчивости культур молочнокислых микроорганизмов предложена технология мясного продукта в желе, обладающего функциональными свойствами в результате сохранения жизнеспособности значительного количества клеток пробиотических бактерий.
Разработаны подходы к созданию белковых композитов, содержащих продукты функционального назначения, например пребиотики, проявление гелеобразующих свойств которых достигается за счет фермента трансглу-таминазы. Увеличение плотности гелей препаратов молочного белка (копре-ципитата, сывороточных белков, сухого обезжиренного молока, казеината натрия) под действием трансглутами-назы, а также получение на этой основе стабильных эмульсий расширяют возможности обогащения белковых композитов различными эссенциаль-ными веществами [2, 3].
Остается актуальным создание технологий переработки растительного сырья (масличные, зернобобовые, крупяные культуры), обеспечивающих наиболее полное использование его биологически активных компонентов. В процессе гидролиза могут быть использованы ферменты, вносимые извне, а также собственные ферментные системы растительного сырья. В последнем случае речь идет об использовании собственного метаболического потенциала растительного сырья.
В университете активно ведутся работы, в основе которых:
создание методик идентификации компонентов растительного сырья, в первую очередь белков и полисахаридов с помощью новейших физико-химических методов. Особое внимание будет уделено методам определения термодинамических характеристик биополимеров с помощью прецизионной дифференциальной сканирующей микрокалориметрии (ДСМ);
разработка методологии получения «паспорта идентичности» данного вида сырья с максимальным использованием физико-химических методов исследования состава многокомпонентных систем, включая новейшие варианты метода термического анализа;
разработка методов модификации растительного сырья с использованием его собственных ферментных сис-
тем с целью улучшения его функциональных свойств и обогащения физиологически активными веществами;
определение условий образования комплексов и конъюгатов между различными компонентами растительного сырья (системы белок - белок, белок -полисахарид, белок - фосфолипиды, полисахарид -фосфолипиды), выявление синергических эффектов при формировании комплекса функциональных свойств модифицированного растительного сырья;
определение структуры и физиологической активности продуктов модификации растительного сырья;
установление закономерностей формирования на молекулярном уровне многокомпонентных пищевых систем комбинированных продуктов, в состав которых входят продукты модификации растительного сырья.
ЛИТЕРАТУРА
1. Рогов И.А., Титов Е.И., Ганина В.И., Нефедова Н.В., Семенов Г.В., Рогов С.И. Синбиотики в технологии продуктов питания. - М.: МГУПБ, 2006.
2. Мотина Н.В., Нефедова Н.В. Казе-инат натрия: новый взгляд на источник полноценного белка // Птица и птице-продукты. 2006. № 5. С. 22-23.
3. Нефедова Н.В, Мотина Н.В. Совершенствование технологии вареных колбас с казеинатом натрия // Все о мясе. 2006. № 3. С. 14-15.
4. Ганина В.И., Рожкова Т.В. Использование потенциала молочнокислых бактерий для улучшения качества кисломолочных продуктов /Доклады научно-практической конф. «Качество и безопасность сельскохозяйственного сырья и пищевых продуктов». Ч. 1. -Углич, 2004, с. 78-81.
5. Сониева М.М., Ганина В.И. Аспекты получения биокорректоров нового поколения / Матер. 3-й Межд. научной конф. «Живые системы и биологическая безопасность населения». 2526 ноября 2004. С. 213-216.
6. Результаты оценки антагонистической активности штаммов бифидо-бактерий, обитающих в кишечнике современных здоровых детей / Матер. Межд. конф. «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы». - М., 2-4 июня 2004. С. 22-23.
7. Ганина В.И., Рожкова Т.В. Перспективы использования пробиотических культур ЬаСюЬасШиэ аа^рИПиэ, образующих экзополисахаридную капсулу / Матер. Межд. конф. «Пробиотики, пребиотики, синбиотики и функциональные продукты питания. Современное состояние и перспективы». -М., 2-4 июня 2004. С. 43-44.
