Пробиотический продукт на основе бифидо-, лактобактерий и пептидных ультрализатов

Будущее нутрициологии, как науки о питании здорового и больного человека, в значительной степени связано с развитием современной биотехнологии и изучением микробиома. В настоящее время не вызывает сомнений тот факт, что кишечную микрофлору позиционируют в качестве дополнительного органа, осуществляющего регуляцию обменных процессов. Являясь «вторым мозгом», кишечная микробиота участвует не только в переваривании и усвоении пищи, но и оказывает направленное влияние на отдельные функции и системы [1–5]. Современные представления о влиянии микрофлоры кишечника на обменные процессы и, в целом, здоровье человека, связаны с метаболитами, которые выделяют бактерии в процессе своей жизнедеятельности – витамины, аминокислоты, пептиды, многочисленные сигнальные вещества [6–12]. Одним из направлений является биомедицина, которая реализуется в области разработки эффективных диагностических методов, возможностей конструирования противовирусных, противобактериальных и про-тивоопулевых препаратов, средств геннотерапии и геномного редактирования. Эти инновационные задачи успешно реализуются Кемеровским государственным медицинским университетом совместно с индустриальным партнером – компанией «Арт Лайф» (г. Томск), которая обладает современной производственной платформой для апробации и внедрения промышленных биотехнологий.

Наличие лабораторий бионжиниринга, оснащенных современным аналитическим оборудованием, позволяет решать следующие приоритетные задачи:

• –    создание библиотеки собственных паспортизированных штаммов бактерий;

• –    выращивание глубинным способом медицинских грибов;

• –    получение метаболитов микроорганизмов и их использование в технологиях специализированных продуктов с заданными функциональными свойствами;

• –    корректировка отклонений в составе микрофлоры (микробиома) человека, направленной на сохранение здоровья и повышение качества жизни.

Эти направления можно считать медициной будущего, и биотехнологический кластер «Арт Лайф» реализует эти возможности уже сегодня. Компания производит свыше 1000 продуктов здорового питания, направленных на поддержание здоровья женщин и детей, коррекции иммунодефицитных состояний, профилактику и комплексное лечение диабета, атеросклероза, избыточной массы тела и ожирения, других распространенных заболеваний.

Не менее важными задачами в производстве специализированных продуктов и БАД является:

• –    восполнение дефицита витаминов, микро- и макроэлементов, ПНЖК, других эссенциальных нутриентов;

• –    коррекция и профилактика алиментарно зависимых заболеваний;

• –    комплексная детоксикация и профилактика паразитозных состояний;

• –    повышение защитных сил организма;

• –    обеспечение устойчивости к высоким физическим и психоэмоциональным нагрузкам;

• –    поддержка репродуктивного здоровья.

Эксклюзивным вектором проводимых исследований является развитие эпигенетики, связанной с изменением активности генов при помощи фактора питания. Разрабатываются биологически активные комплексы в виде индивидуальных программ персонализированного питания и превентивной медицины, направленных на решение задач эпигеномного редактирования и управления здоровьем («биохакинга»).

Особое внимание в последнее время уделяется разработке пробиотических продуктов, направленных на формирование здорового микробиома и обеспечение качества жизни [13–16].

Объекты и методы исследования

Объектами исследования служили живые формы бифидо- (Bifidobacterium bifidu, Bifidobacterium infantis, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium breve) и лактобактерий (Lactobacillus casei, Lactobacillus rhamnosus, Lactobacillus acidophilus), и пребиотики – инулин, бета-глюкан, фибригам, лактулоза.

Использовали общедоступные и специальные методы исследования идентификации используемых микроорганизмов, качества и безопасности готовой продукции.

Результаты и их обсуждение

Разработан пробиотический продукт в форме БАД на основе бифидо-, лактобактерий и пептидных ультрализатов. Рецептурный состав биокомплекса представлен в табл. 1.

Используемые в качестве компонентов рецептуры пептидные ультрализаты представляют продукты расщепления пробиотических клеток, которые включают фрагменты клеточных стенок бактерий и их внутриклеточного содержимого.

Лизаты разных видов бактерий отличаются по составу аминокислот и пептидов.

Ультрализат пептидный Propioni-bacterium freudenreichii – выделен из швейцарского сыра. Пробиотик, используется для защиты пищевой и сельскохозяйственной продукции от микробной порчи. Является продуцентом уксусной и пропионовой кислот, витамина В₁₂.

Пропионовая кислота обеспечивает энергообеспечение эпителия кишечника, антибактериальный эффект, регуляцию пролиферации и дифференцировки эпителия, поставку субстратов глюконеогенеза, блокировку адге-

Таблица 1

Рецептура пробиотического биокомплекса в форме БАД (желатиновая капсула массой 476 мг)

№ Наименование компонентов Содержание, мг/1 капсуле Биомасса бактерий селективная сухая: 1 Bifidobacterium bifidu 60 2 Lactobacillus casei 60 3 Bifidobacterium infantis 50 4 Lactobacillus rhamnosus 50 5 Lactobacillus acidophilus 50 6 Bifidobacterium longum 30 7 Bifidobacterium breve 30 8 Инулин Фибрулин Инстант 13,897 9 Бета-глюкан, 75 % (Бета-глюкан) 20 15 10 Фибригам В 5 11 Лактулоза П/ф 5 12 Ультрализат пептидный Propionibacterium freudenreichii 3 13 Ультрализат пептидный Propionibacterium arabinosum 3 зии патогенов к эпителию, поддержание ионного обмена.

В качестве вспомогательных веществ используются, мг/1 капсулу: антислеживающие агенты – тальк (12) и кальция стеарат (4); неосил GP (4); биологически активные вещества, необходимые для нормального роста и развития бактерий в кишечнике – пиридоксина гидрохлорид (0,058) и тиамина гидрохлорид (0,045).

Витамин B12 входит в состав многочисленных ферментов, обладает высокой биологической активностью, необходим для нормального кроветворения, способствует созреванию эритроцитов, снижает концентрацию холестерина в крови.

Propionibacterium arabinosum. Продуцент пропионовой кислот, В₁₂ и трегалозы.

Пропионовая кислота используется эпителиоцитами в качестве источника энергии, обеспечивающего до 60–80 % энергенических потребностей кишечного эпителия. Обладает антимикробным действием, блокирует адгезию патогенов к эпителию кишечника, снижает содержание жирных кислот в печени и плазме крови, повышает чувствительность к инсулину.

В 12 важен для синтеза нуклеиновых кислот, образования эритроцитов, клеточного и тканевого обмена, участвует в поддержании нормального функционирования нервной системы.

Трегалоза выполняет внутриклеточную защитную роль в ответ на стресс, вызванный высокой или низкой температурой, обезвоживанием или изменениями осмотического давления.

Bifidobacterium infantis . Выделен из кишечника здорового ребенка первого года жизни, способен активно ингибировать условно-патогенные микроорганизмы, является хорошим кислотообразователем, обладает естественной устойчивостью к ряду антибиотиков. Непатогенен и апирогенен, нормализует микрофлору желудочно-кишечного тракта у детей. Доказана устойчивость штамма B. infantis к желудочному соку и желчи. Снижает продукцию эндотоксинов.

Эндотоксины – бактериальные токсические вещества, которые представляют структурные компоненты определённых бактерий и высвобождаются при лизисе (распаде) бактериальной клетки.

Эндотоксины могут попадать в кровоток, в результате формируется метаболическая эндотоксемия, которая вызывает легкую и непрерывную индукцию провоспалительных медиаторов, приводит к системному воспалению. Такое состояние способствует прогрессированию многих паталогий, в том числе воспалительных заболеваний кишечника.

Bifidobacterium bifidum . Используется в качестве стартовой культуры для приготовления бифидосодержащих препаратов. Генетической особенностью штамма является устойчивость к антибиотикам. Штамм проявляет стабильность к мономицину, канамицину, гентамицину, стрептомицину. Характеризуется антагонистической активностью по отношению к шигеллам Зоне, Флекснера, энтеро-патогенным кишечным палочкам.

Bifidobacterium breve. Выделен из влагалища здоровой женщины репродуктивного возраста. Новорожденные приобретают данный вид флоры от матери, проходя по родовым путям.

Штамм устойчив к ряду антибиотиков. Результаты эксперимента по изучению антагонистической активности in vitro показали, что Bifidobacterium breve активно подавляет рост Escherichia coli, Klebsiella ozaenae, Staphylococcus aureus Streptococcus faecalis и Pseudomonas aeruginosa .

Bifidobacterium breve ингибирует рост условно-патогенных микроорганизмов in vitro.

Применение Bifidobacterium breve вызывает позитивные изменения микрофлоры in vivo, проявляющиеся повышением уровня бифидобактерий и лактобацилл, снижением уровня условно-патогенных микроорганизмов, что обеспечивает коррекцию дисбиоти-ческих нарушений микрофлоры и восстановление доминирующего положения молочнокислых бактерий.

Bifidobacterium longum. Благотворное влияние штамма основано на способности регулировать дифференцированное производство противовоспалительных цитокинов и T-хелперов Th2.

Штамм показал высокую способность индуцировать продукцию Th2-цитокина IL-10, активирует В-лимфоциты и определяет, таким образом, гуморальный иммунный ответ. Иммунные эффекты штамм оказывает живыми микробными клетками и их структурными компонентами (пептидогликанами, липотей-хоевой кислотой и ДНК), другими секретируемыми соединениями, которые могут быть в виде фильтратов.

Lactobaсillus acidophilus. Используется для приготовления детских кисломолочных продуктов. Штамм сбраживает глюкозу, лактозу, сахарозу, мальтозу, маннит. На гидролизованном молоке выдерживает до 6 % поваренной соли. Культура не подвержена фагам, обладает высокой протеолитической активностью и отличается от известных ацидофильных штаммов более низким пределом кисло-тообразования. Предельная кислотность штамма 50 °Т. Продукт на основе штамма в значительной степени способствует нормализации микрофлоры кишечника. Наблюдается достоверное снижение стафилококков, энеро-кокков, споровых форм бактерий, увеличивается количественное содержание полезных бактерий.

Lactobacillus casei. Выделен из итальянского сыра. Используется в качестве закваски для ферментирования кисломолочных продуктов.

Обладает высокой жизнеспособностью при хранении. Нормализует микрофлору кишечника.

Лактулоза. В качестве пребиотического вещества усиливает рост полезных бифидо- и лактобактерий, способствует подавлению роста потенциально патогенных микроорганизмов – Clostridium spp. и Escherichia coli, что обеспечивает благоприятный баланс кишечной флоры.

Инулин. Органическое вещество из группы полисахаридов, не переваривается пищеварительными ферментами организма человека. Относится к группе пищевых волокон, применяется в качестве пребиотика.

Фибрегам. Экссудат, выделенный из смолы деревьев акации (Leguminosae). Входит в группу пищевых волокон и позиционируется в качестве пребиотика.

Витамины В 1 (тиамин,) и В 6 (пиридоксин). Факторы роста, являются коэнзимами в составе ферментов. Применяются в испытанных количествах, необходимых для нормального роста и развития бактерий в кишечнике человека.

Таким образом, функцию пробиотиков в разработанном биокомплексе выполняют живые микрокапсулированные бифидо- и лактобактерии.

Пребиотиками в испытанном комплексе служат лактулоза, бета-глюкан, фибригам. Лактулоза, доходя в неизменённом виде до толстой кишки, захватывается и метаболи зируется бактериями, способными ее усваивать. Продукты бактериального метаболизма лактулозы сдвигают pH среды в толстой кишке в кислую сторону, угнетая тем самым рост и размножение патогенных микроорганизмов.

Установлены регламентируемые показатели качества БАД (табл. 2).

участвует в формировании иммунитета.

Пробиотический продукт назначается по одной капсуле 2 раза в сутки во время приема пищи.

Рецептура и технология апробированы на предприятиях компании «Арт Лайф» в рамках требований международных стандартов ISO 9001, 22000 и GMP, что гарантирует качество, безопасность продукции и доверие со стороны потребителей.

Таблица 2

Регламентируемые показатели качества биокомплекса

Наименование показателя	Содержание характеристики
Внешний вид	Желатиновая капсула
Цвет содержимого капсулы	Порошок от белого до кремового цвета, допустимы вкрапления
Запах и вкус	Специфический
Средняя масса капсулы, мг	476 (428–523)
Содержание бета-глюканов, мг, в 1 капсуле	15 (12–18)

Для определения сроков и режимов хранения исследовали санитарно-гигиенические и санитарно-токсикологические показатели продукта по истечении 16 месяцев со дня изготовления при температуре от 2 до 6 °С и относительной влажности воздуха не более 60 %. Каких-либо изменений по отношению к требованиям ТРТС 021/2011 (микробиологическим показателям, содержанию токсических элементов и пестицидов) не выявлено, что позволило установить срок годности – 1 год при указанных выше условиях.

Разработанная форма пробиотического биокомплекса рекомендуется в качестве общеукрепляющего и профилактического средства для поддержания физиологической флоры тонкого и толстого кишечника, профилактики кишечных инфекций, способствует нормализации процесса пищеварения и предотвращению диспептических расстройств,

Выводы

• 1.    На основе литературных данных и результатов собственных исследований определены биотехнологические приоритеты в нутрициологии, где особое внимание уделяется пробиотическим продуктам.

• 2.    Разработана рецептура биокомплекса в форме БАД, рецептурные ингредиенты которой обладают синергическими свойствами в отношении формирования пробиотических свойств.

• 3.    Установлены регламентируемые органолептические и физико-химические показатели биокомплекса, характеризующие качество и безопасность.

• 4.    Определены сроки и режимы хранения в соответствии с требованиями технического регламента – 1 год при температуре от 2 до 6 °С и относительной влажности воздуха не более 60 %.