Инновационная технология инкапсуляции биологически активных соединений в клетки обычных пекарских дрожжей позволила ученым ЮУрГУ создать функциональный кисломолочный продукт нового поколения. Обогащение рецептуры наноструктурированным куркумином, эргостерином и высокобелковыми растительными компонентами привело к десятикратному росту популяции пробиотических микроорганизмов и увеличению антиоксидантной активности до рекордных 84%.
Современная индустрия здорового питания находится в постоянном поиске решений, способных превратить базовые продукты повседневного спроса в функциональные суперфуды.
Однако на пути обогащения традиционных йогуртов ценными нутриентами и антиоксидантами технологи регулярно сталкиваются с серьезным барьером: большинство биологически активных веществ крайне нестабильны, плохо усваиваются организмом и стремительно разрушаются в агрессивной кислой среде готового продукта.
Коллектив Высшей медико-биологической школы Южно-Уральского государственного университета предложил биотехнологическое решение этой проблемы. Российские исследователи использовали клетки живых дрожжей Saccharomyces cerevisiae в качестве микроскопических биосовместимых «контейнеров» для адресной доставки полезных молекул.
В центре внимания ученых оказались два мощных природных антиоксиданта — куркумин и эргостерин.
Первый знаменит своей способностью защищать клетки от разрушительного окислительного стресса, но обладает крайне низкой биодоступностью и практически не растворяется в воде.
Второй является ключевым предшественником витамина D₂, критически важного для поддержания иммунной системы человека.
Чтобы стабилизировать эти капризные соединения, их инкапсулировали, то есть поместили внутрь дрожжевых клеток. Для этого куркумин предварительно измельчили с помощью ультразвуковых волн до наноструктурного состояния, а эргостерин заставили накапливаться в дрожжах естественным путем непосредственно в процессе их культивирования. В результате физико-химических манипуляций каждый грамм готовой дрожжевой биомассы вобрал в себя 34 мг куркумина или 10,5 мг эргостерина.
Полученные целебные дрожжевые микрокапсулы исследователи внесли в молоко одновременно с классической йогуртовой закваской, подкрепив состав растительными добавками.
В ходе экспериментов апробировались два премиальных ингредиента: богатая пищевыми волокнами мука из пророщенной пшеницы с содержанием белка 12,5%, а также концентрированный белковый продукт из жмыха конопли, полученный методом мягкого ферментативного гидролиза и содержащий внушительные 57% чистого протеина.
В общей сложности ученые изготовили 10 различных экспериментальных образцов с вариативными пропорциями компонентов, сравнивая их физико-химические показатели со стандартным контрольным йогуртом.
Расчет полностью оправдался: компоненты новой рецептуры вступили в мощный синергетический эффект. Дрожжевые оболочки надежно защитили антиоксиданты от разрушения кислотой, а растительные добавки сработали как эффективный пребиотик — идеальная питательная среда для полезной микрофлоры.
Профессор Наталья Науменко подчеркнула, что титруемая кислотность опытных образцов варьировалась в пределах оптимальных 80–92 градусов Тернера при уровне рН от 3,79 до 4,04, что свидетельствовало об исключительно правильном и активном развитии молочнокислых бактерий. Численность пробиотических микроорганизмов в обогащенном продукте достигла впечатляющих значений от 16 миллионов до 64 миллионов клеток на один грамм, что ровно на порядок выше показателей традиционного контроля. Наибольшую стимуляцию роста полезных бактерий обеспечила пшеничная мука благодаря высокому содержанию доступного крахмала и структурированных пищевых волокон.
В свою очередь, гидролизат конопляного жмыха показал превосходные результаты в формировании идеальной консистенции суперфуда. Он увеличил долю белка в йогурте до 34% на сухое вещество против скромных 24% в обычном образце. Это позволило кардинально повысить вязкость системы и минимизировать отделение сыворотки. Готовый продукт приобрел плотную, благородную однородную текстуру, перестал расслаиваться при длительном хранении и стал значительно лучше удерживать влагу без использования искусственных стабилизаторов.
Финальное биотестирование на живых тест-объектах — инфузориях Paramecium caudatum — полностью подтвердило стопроцентную нетоксичность и биологическую совместимость челябинской разработки.
«Мы поставили задачу не просто обогатить йогурт биологически активными веществами, а создать систему, где все компоненты работают вместе, – говорит доцент кафедры пищевых и биотехнологий ЮУрГУ Ринат Фаткуллин. – Дрожжевые клетки выступают как носители, которые защищают куркумин и эргостерин от разрушения в кисломолочной среде, а растительные ингредиенты служат дополнительным источником питания для пробиотических бактерий в йогурте. В результате мы получили продукт, в котором количество полезных микроорганизмов выросло на порядок, а антиоксидантная активность увеличилась с 62% до 84%, по сравнению с обычным йогуртом».
Данная работа частично выполнена при финансовой поддержке гранта Российского научного фонда «Направленный биосинтез биологически активных веществ с применением ресурсосберегающих подходов» и опубликована в журнале Fermentation.
По статье Екатерины Больных, опубликованной на сайте ЮУрГУ.