Влияние алкалоида берберина на развитие пробиотических микроорганизмов в ферментированных молочных продуктах

This is an open access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution 4.0 International License

Каплан Д.О. и др. Вестник ВГУИТ, 2026, Т. 88, №. 1, С. 26-31 Введение

В настоящее время наблюдается положительная тенденция роста ассортимента ферментированных молочных продуктов питания за счёт активного использования пробиотических микроорганизмов. Согласно государственным нормативным документам в сфере продовольственной безопасности пробиотики – это полезные для человеческого организма непатогенные живые микроорганизмы, обеспечивающие развитие полезной микрофлоры кишечника человека [1]. Оптимальное количество пробиотических микроорганизмов способствует созданию резистентной микробиоты, которая является антагонистом патогенных микроорганизмов.

В классификации биотиков выделяют пробиотики, пребиотики, синбиотики, метабиотики, постбиотики и психобиотики [2]. Наиболее распространённые микроорганизмы в качестве пробиотиков – это штаммы, принадлежащие к родам Bifidobacterium, Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Bacillus и др . Установлены также пробиотические свойства у некоторых штаммов дрожжей, в том числе Saccharomyces boulardii , а также Clostridium butyricum . По данным Института питания РАМН, наиболее распространённым источником пробиотиков являются молочные продукты. Такое предпочтение молочному сырью отдано из-за состава молока, которое является благоприятной средой для роста и активности пробиотических микроорганизмов.

Расширение ассортимента ферментированных молочных продуктов возможно за счёт обогащения алкалоидами, одним из таких является берберин. Однако, использование берберина в качестве функционального ингредиента, может непредсказуемо влиять на рост пробиотических микроорганизмов. Ряд литературных источников предоставляют данные о влиянии берберина на развитие пробиотиков. В некоторых исследованиях демонстрируется роль берберина в улучшении пробиотических свойств, также есть данные об отсутствии влияния берберина на рост пробиотических микроорганизмов [3–4].

Ряд учёных в своих научных работах указывают на эффективность технологии инкапсуляции как эффективный метод улучшения пробиотических свойств алкалоидов [5–8]. Цель данного исследования – это определение влияния алкалоида берберина в исходном и инкапсулированном виде на пробиотические свойства молочных продуктов.

Материалы и методы

При получении пробиотического молочного продукта использовалось обезжиренное пастеризованное молоко производства «ВНИМИ-Сибирь» г. Омск, Россия.

Для осуществления процесса заквашивания использовались закваски:

– «БК-Углич– № 6» в составе: Lactococcus lactis subsp. cremoris , Lactococcus lactis subsp. lactis, Leuconostoc mesenteroides ssp. cremoris, Lactococcus lactis subsp. diacetylactis;

– «Бифилакт-Б» в составе: Bifidobacterium bifidum , производства «Экспериментальной биофабрики ВНИИМС Россельхозакадемии», г. Углич, Россия.

При фортификации молочного продукта использовался алкалоид берберина, который вносили в обезжиренное молоко перед процессом сквашивания. В процессе исследования были использованы две формы берберина:

– порошкообразного, производства «ЮНИЭКО» г. Москва, Россия;

– берберин, инкапсулированный в β–глюкан разработанный на кафедре продуктов питания и пищевой биотехнологии Омского ГАУ.

Количество вносимой закваски в расчёте на объём обезжиренного молока в процессе получения ферментированного продукта выполнялось согласно рекомендации производителя, объём вносимого берберина определялся согласно ГОСТ 55577–2013 [3]. Процесс сквашивания молока происходил в условиях термостата (при температуре 30 °С) в течение 8 часов, с последующими технологическими операциями для получения биотворога, исходя из этого, составлен перечень объектов исследования представленных на рисунке 1.

Рисунок 1. Объекты исследования

Figure 1. Objects of research

Полученные ферментированные молочные продукты биотворог и фортифицированный алкалоидом берберином биотворог исследовались следующими методами:

– оценка количественного содержания пробиотических микроорганизмов по методу наиболее вероятного числа (КОЕ/г) согласно ГОСТ Р 56139–2014[2];

– анализ степени воздействия берберина на рост пробиотических микроорганизмов производился с использованием метода масс-спектрометрии лазерной десорбции (MALDI). Данный метод позволяет проанализировать реакцию пробиотических микроорганизмов на присутствие алкалоида берберина, путём дифференциации экспрессируемых белков.

Исследуемые показатели определяли в свежеприготовленных опытных образцах и по истечению 5 суток хранения при температуре 4 ± 1 °С.

Результаты и обсуждение

В соответствии требованиям действующей нормативной технической документации содержание пробиотических микроорганизмов в функциональном молочном продукте регламентируется в количестве не менее 106 КОЕ/г, для бифидобактерий – не менее 5×108 КОЕ/г в суточном потреблении. Неотъемлемой частью технологического процесса является осуществление жизнеспособности пробиотических микроорганизмов в течение срока хранения ферментированного молочного продукта. Полученные результаты количественного содержания пробиотческих микроорганизмов в изготовленных опытных образцах представлены на рисунке 2.

Рисунок 2. Количественное содержание пробиотических микроорганизмов в полученных опытных образцах

Figure 2. Quantitative content of probiotic microorganisms in the obtained experimental samples

Полученные результаты содержания пробиотических микроорганизмов в исследуемых образцах свидетельствуют о том, что количество пробиотиков соответствует требованиям нормативной документации. Между тем, полученные результаты помогают проанализировать минимальную степень влияния нативного порошкообразного берберина на количество пробиотических микроорганизмов, это обусловлено отсутствием необходимого субстрата для питания микробиоты, так как исходя из научных исследований эффективность берберина в купе с пробиотическими микроорганизмами связана с его способностью подавлять патогенную микрофлору человека, тем самым увеличение числа пробиотических микроорганизмов минимально [9–12]. Наиболее высокое количественное значение пробиотических микроорганизмов наблюдается в образце фортифицированном берберином инкапсулированным в β–глюкан. Применение полисахарида β–глюкана способствовало значительному росту числа пробиотических микроорганизмов, что обусловлено наличием дополнительной питательной среды.

При разработке и производстве пробиотических функциональных молочных продуктов особенную роль играет возможность сохранения пробиотических свойств в процессе срока регламентированного хранения. Для оценки количественного содержания пробиотических микроорганизмов в ферментированном молочном продукте после периода хранения в 5 суток при температуре 4 ± 1 °С, проведён повторный анализ, результаты которого представлены на рисунке 3.

KOE/lr^lO8)

CFU/lg (xlO^

• ¹⁰    1------------------------------------------------------------------------ ⁹--1

• 8    —

• ⁷-----

• ⁶    —H

• ⁵1

• 2    — 1 О------- Обезжиренный биотворог Обогащённый берберином в Обогащённый берберином е (Контроль)            исходной форме инкапсулированной форме

Fat-free cottage cheese Enriched with berberine in its Enriched with berberine in (Control)                 original form             encapsulated form

Рисунок 3. Количественное содержание пробиотических микроорганизмов в опытных образцах по истечению 5 суток хранения

Figure 3. Quantitative content of probiotic microorganisms in experimental samples after 5 days of storage

Полученные данные представленные на рисунке 3 свидетельствуют, что по истечении срока хранения число пробиотических микроорганизмов для всех опытных образцов снизилось, но осталось в допустимой норме. Так, для контрольного образца произошло снижение с 9,3×108 КОЕ/г до 6,4×108 КОЕ/г, для образца обогащённого исходной формой берберина снижение составило с 9,7×108 КОЕ/г до 7,2×108 КОЕ/г, однако само минимальное снижение наблюдается у опытного образца фортифицированного берберином в инкапсулированной форме – с 1,1×109 КОЕ/г до 9,4×108 КОЕ/г.

Анализ полученных результатов позволяет сделать вывод, о том, что, использование инкапсулированной формы берберина способствовало минимальному уменьшению числа пробиотических микроорганизмов в сравнении с другими образцами, за счёт присутствия полисахарида β–глюкана в двойной оболочке микрокапсулы, который создал благоприятную среду для развития и сохранения жизнеспособности пробиотических микроорганизмов закваски.

Неотъемлемой задачей исследования служила оценка цитотоксичности алкалоида берберина на пробиотическую микрофлору закваски. Для этого проведён анализ масс-спектрометрии лазерной десорбции «MALDI». Исследуемые образцы помещались на матрицу для определения стресс-белков выделяемых пробиотическими микроорганизмами после добавления алкалоида берберина, тем самым определялась степень влияния алкалоида на жизнедеятельность микроорганизмов закваски. Анализ проводился на масс-спектрометре «NUCMASS 2000» в диапазоне масс от 3000 до 10000 Да, результаты исследования сведены в общую диаграмму, где величина цитотоксичности выражена в процентном исчислении по соотношению исследуемых образцов к референтным спектрам белков штаммов микроорганизмов из базы данных S.A.R.A.M.I.S.TM, полученные результаты представлены на рисунке 4.

form

Рисунок 4. Исследование влияния алкалоида берберина на жизнедеятельность пробиотических микроорганизмов

Figure 4. Study of the effect of berberine alkaloid on the vital activity of probiotic microorganisms

Интерпретация полученных результатов указывает на минимальную цитотоксичночть берберина 3,4% для нативной формы и 1,2% для инкапсулированной формы берберина в отношении пробиотических микроорганизмов на всех этап проведения эксперимента. Цитотоксичность определяет степень воздействия алкалоида берберина на жизнедеятельность пробиотических микроорганизмов, согласно нормативным документам, данная величина не должна превышать 30% [4]. Исходя из полученных данных, можно установить, что инкапсулированная форма берберина на 2,2% менее вызывает цитотоксичность, что способствует сохранению пробиотической ценности ферментированного молочного продукта.

Заключение

Исходя из вышеперечисленной информации можно сделать вывод о том, что применение алкалоида берберина в инкапсулированной форме значительно увеличивает рост колониеобразующих пробиотических микроорганизмов за счёт использования в структуре микрокапсулы полисахарида β–глюкана. Также установлено, что использование инкапсулированной формы берберина позволяет увеличить время жизнедеятельности пробиотических микроорганизмов во время всего срока годности продукта, что способствует сохранению пробиотических свойств ферментированного молочного продукта в течение всего нормированного срока хранения. Низкая цитотоксичность берберина указывает на отсутствие отрицательного воздействия на пробиотические микроорганизмы, тем самым также сохраняется пробиотическая польза фортифицированного молочного продукта питания.

Для более подробного понимания воздействия алкалоида берберина на пробиотическую микрофлору необходимо добавить в исследование дополнительные штаммы микроорганизмов. Это позволит определить воздействие берберина на жизнедеятельность пробиотических микроорганизмов, установить наличие симбиотических или антагонистических взаимодействий с другими культурами микроорганизмов в составе заквасок.