Фрагмент для ознакомления
2
Введение
Актуальность темы, посвященной изучению влияния солей лития на протеолитическую и липолитическую активности пробиотических культур, обусловлена значимостью разработки новых пищевых продуктов и лекарственных препаратов с улучшенными свойствами. В последние годы научное сообщество активно занимается исследованиями в области функционального питания и разработкой новых биотехнологических подходов к улучшению здоровья человека. Пробиотические культуры уже доказали свою эффективность в улучшении микробиоты кишечника и укреплении иммунной системы, что делает их важными компонентами в производстве пищевых продуктов и создании новых лекарственных форм.
Ряд ведущих научных учреждений и исследовательских центров, таких как Институт пищевой биотехнологии и Международный центр микробиологических исследований, активно работают над исследованием пробиотиков. Они изучают влияние различных веществ, включая микроэлементы и минералы, на активность и выживаемость микроорганизмов. Однако мало данных о воздействии солей лития на пробиотические культуры, что указывает на пробелы в текущих исследованиях и подчеркивает необходимость данной работы.
Для заказчика, включая предприятия пищевой промышленности и фармацевтические компании, результаты исследования могут быть использованы для разработки новых продуктов с улучшенными пробиотическими свойствами. Это, в свою очередь, способствует повышению конкурентоспособности и расширению ассортимента, а также укреплению здоровья населения за счет биологически активных добавок.
Исследование также способствует развитию научного направления по изучению взаимодействия микроэлементов с микробиомом, открывая новые возможности для изучения механизмов влияния минералов на микробиологические процессы. Таким образом, данная работа не только закрывает существующие пробелы в научных знаниях, но и стимулирует дальнейшие исследования в данной области, обеспечивая теоретическую и практическую значимость для широкого круга заинтересованных сторон.
Цель исследования: определить и изучить влияние солей лития на протеолитическую и липолитическую активности пробиотических культур.
Объектом исследования выступают пробиотические культуры Lactococcus lactis в различных подвидах. Предметом исследования являются изменения протеолитической и липолитической активностей этих культур под воздействием солей лития.
Научная новизна данного исследования заключается в выявлении механизмов влияния солей лития на биохимические процессы в пробиотических культурах, что может способствовать созданию новых подходов в разработке функциональных продуктов питания и биоактивных добавок.
Практическая значимость работы обусловлена возможностью использования полученных данных для оптимизации процессов производства кисломолочных продуктов с улучшенными вкусовыми и лечебными свойствами, что имеет большое значение для пищевой промышленности и медицины.
Глава 1. Литературный обзор
1.1 Пробиотические культуры и их применение
Пробиотические культуры представляют собой живые микроорганизмы, которые, при употреблении в адекватных количествах, оказывают благоприятное влияние на здоровье хозяина за счет улучшения баланса микробной флоры в организме. Основные представители пробиотиков — бактерии родов Lactobacillus и Bifidobacterium, хотя также к пробиотикам могут относиться некоторые виды дрожжей и Bacillus.
Микроорганизмы могут влиять на здоровье человека через несколько механизмов: они конкурируют с патогенными микроорганизмами за пищевые ресурсы и места адгезии к слизистой оболочке, секретируют антимикробные вещества, укрепляют мукозальный барьер кишечника, модулируют местные и системные иммунные ответы и способствуют синтезу жизненно важных питательных веществ, таких как витамины группы B и витамин K [27].
Пробиотические культуры широко используются в пищевой промышленности, медицине и диетологии для производства ферментированных молочных продуктов, как диетические добавки и в комплексной терапии для восстановления нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта. Также они находят применение в профилактике и лечении диареи, связанной с антибиотикотерапией, аллергии, лактозной недостаточности, хронических воспалительных заболеваний кишечника и других состояний, связанных с дисбалансом микробиоты.
Пробиотики, являющиеся живыми микроорганизмами, оказывают своё благотворное воздействие на организм через ряд сложных и взаимосвязанных механизмов. Они способны модифицировать микробиоту кишечника, что включает конкуренцию за питательные ресурсы и адгезию с патогенными микроорганизмами, тем самым предотвращая их колонизацию и рост. Кроме того, пробиотики усиливают барьерные функции кишечника, что способствует укреплению механических защитных свойств слизистой оболочки, снижает проницаемость и облегчает предотвращение проникновения токсинов и патогенов во внутреннюю среду тела [49].
Иммуномодулирующие свойства пробиотиков включают стимуляцию иннативного и адаптивного иммунных ответов. Это достигается через активацию макрофагов, повышение фагоцитарной активности, стимуляцию продукции цитокинов и интерферонов, а также усиление выработки иммуноглобулинов, в частности секреторного IgA, что является критически важным для мукозального иммунитета. Lactobacillus и Bifidobacterium демонстрируют значительные успехи в этой области, активизируя клеточные и гуморальные ответы, что способствует повышению общей устойчивости организма к инфекциям и воспалительным процессам [51].
Также пробиотики могут влиять на процессы метаболизма в организме, участвуя в переработке пищевых компонентов, улучшении пищеварения и абсорбции нутриентов, включая минералы, такие как кальций и магний. В свою очередь, это способствует улучшению питательного статуса и общего здоровья. Их роль в поддержании здоровья микробиоты также простирается до синтеза витаминов группы B и K, которые имеют решающее значение для метаболических и физиологических процессов в организме.
Особенно эффективным является использование пробиотиков в лечении диареи, вызванной антибиотиками. Такая диарея возникает вследствие нарушения нормальной флоры кишечника под влиянием антибиотиков, что ведет к чрезмерному размножению патогенных микроорганизмов, включая Clostridium difficile. Пробиотики помогают восстановить здоровую микробиоту, снижая риск развития и тяжесть диареи [41].
Пробиотики нашли свое применение в управлении симптомами синдрома раздраженного кишечника (СРК), хронического функционального расстройства, характеризующегося болевым синдромом, нарушением ритма дефекации и изменением консистенции стула. Применение пробиотических культур способствует нормализации микрофлоры кишечника, уменьшению воспалительных процессов и улучшению моторной функции кишечника, что в совокупности способствует снижению симптомов заболевания [50].
Пробиотики также используются для лечения и профилактики аллергических состояний, включая атопический дерматит. Их действие в этом контексте связано с модуляцией иммунного ответа, уменьшением производства воспалительных цитокинов и укреплением барьерных функций кожи и кишечника. Что приводит к снижению чувствительности к аллергенам и уменьшению выраженности клинических проявлений аллергии.
В пищевой промышленности пробиотики добавляют в молочные продукты, напитки, младенческое питание и даже в некоторые виды мясных продуктов. Их использование не только улучшает здоровье потребителей, но и может способствовать совершенствованию вкуса и продлению срока хранения продуктов [56].
Исследование, посвященное пробиотическим свойствам и актуальности практического применения Lactobacillus acidophilus, проведенное И. В. Бояриневой [26], подчеркивает значимость этой культуры в современной пищевой биотехнологии и медицине. L. acidophilus, как ключевой компонент функционального питания, обладает широким спектром пробиотической активности, способствующей улучшению микрофлоры кишечника, укреплению иммунной системы и профилактике различных заболеваний. Бактерия демонстрирует антагонистическую активность по отношению к патогенным микроорганизмам, что делает ее эффективным средством для коррекции антибиотикотерапии и возможной альтернативой антибиотикам.
В ходе исследования были разработаны и апробированы новые микробные консорциумы на основе L. acidophilus и пропионовокислых бактерий для создания функциональных кисломолочных продуктов. Результаты показали, что оптимальное сочетание данных культур способствует увеличению антимутагенной, антибиотической активности и витаминсинтезирующих свойств заквасок. Резудьтаты исследования открывают новые перспективы для производства кисломолочных биопродуктов с повышенными функциональными свойствами, которые могут играть важную роль в поддержании здоровья и долголетия человека.
Также в рамках работы было установлено, что применение L. acidophilus в виде кисломолочных продуктов оказывает выраженный иммуномодулирующий эффект, повышая общую иммунологическую реактивность организма и способствуя установлению симбиотических отношений с другими представителями нормальной микрофлоры. Такие свойства делают L. acidophilus важным элементом в разработке новых пробиотических препаратов и функциональных пищевых продуктов.
В рамках другого исследования [35] была разработана технология производства витаминизированного кисломолочного продукта с использованием пробиотических культур лактобактерий. Использовались культуры Lactobacillus gallinarum и Streptococcus thermophilus, депонированные в Биоресурсном Центре Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт». В качестве наполнителя использовали ягоды черной смородины, обогащенные биологически активными компонентами, что добавляло функциональные свойства продукту.
Исследование подтвердило высокую антагонистическую активность пробиотических культур по отношению к условно-патогенной и патогенной микрофлоре. Микробиологические показатели пробиотических культур показали значительное содержание живых микроорганизмов, способствующих повышению иммунитета и укреплению организма. Технологическая схема включала этапы пастеризации, охлаждения, заквашивания и внесения наполнителя, после чего продукт расфасовывался и упаковывался для хранения.
Органолептические показатели готовых кисломолочных продуктов с пробиотическими штаммами и наполнителем из черной смородины указывали на однородную, в меру вязкую консистенцию с приятным кисломолочным вкусом и характерным цветом наполнителя. Продукты проявили высокую антагонистическую активность, что свидетельствовало о их потенциальной эффективности в поддержании здоровья и укреплении иммунитета.
Исследование применения пробиотиков в технологии колбасных изделий [37] показало значительные перспективы для улучшения их пищевых и биологических характеристик. Введение пробиотических культур в колбасное производство способствует увеличению пищевой ценности продукции, снижению содержания вредных веществ, таких как нитриты, и улучшению органолептических свойств готовых изделий.
В ходе исследования было выявлено, что пробиотики не только улучшают микробиологические показатели колбас, но и способствуют обогащению продукта полезными витаминами группы В и другими биоактивными веществами. Данные добавки значительно повышают общую пищевую и биологическую ценность колбасных изделий, делая их более привлекательными для потребителей, заинтересованных в здоровом питании.
Применение пробиотиков в колбасах также помогает улучшить консистенцию, вкус и аромат продуктов. Благодаря своей способности выдерживать технологические обработки, такие как тепловая обработка, пробиотические культуры успешно интегрируются в процессы производства, сохраняя свои полезные свойства на различных этапах изготовления колбасных изделий.
Применение пробиотиков в колбасном производстве не только улучшает пищевые и биологические свойства продуктов, но и обеспечивает устойчивость продукции к порче, тем самым увеличивая её срок хранения и безопасность для здоровья потребителей.
Исследование, посвящённое применению пробиотических культур в технологии мясных полуфабрикатов из телятины [31], показало значительное улучшение биохимических, физико-химических и функционально-технологических показателей качества мяса. В ходе работы были разработаны и оптимизированы параметры культивирования биопрепарата "Витафлор", который вводили в мясной фарш.
Применение данного препарата привело к биотрансформации компонентов фаршевой системы, что особенно выражалось в протеолизе белков и изменении химического состава мяса. Такие изменения способствовали улучшению усвояемости и повышению биологической ценности мясных продуктов. Кроме того, было отмечено накопление органических кислот, в частности молочной кислоты, что положительно сказывалось на скорости созревания продукта и подавлении роста патогенной микрофлоры.
Особенно заметно применение пробиотических культур сказалось на улучшении органолептических свойств полуфабрикатов, включая вкус и аромат, за счёт накопления свободных аминокислот, которые формируют специфический вкус и аромат готового продукта. При этом были определены оптимальные условия внесения закваски, что позволило максимально использовать потенциал пробиотических культур для достижения желаемого эффекта.
Результаты исследования подтвердили, что применение пробиотических культур в производстве мясных полуфабрикатов является перспективным направлением для улучшения качества и безопасности мясных продуктов, а также для расширения их функциональных свойств.
Исследование В. Ф. Семенихиной [36] о пробиотических культурах, применяемых в производстве кисломолочных продуктов, предоставляет обзор критериев отбора этих культур, их свойств и воздействия на здоровье человека. Основные исследованные микроорганизмы включают штаммы Lactobacillus, Bifidobacterium и Streptococcus, которые демонстрируют разнообразные положительные физиологические эффекты, включая улучшение микробиоты кишечника, повышение иммунной защиты и подавление патогенных микроорганизмов.
Фрагмент для ознакомления
3
1.Трудовой кодекс Российской Федерации, ст. 92, ст. 108, ст. 209, ст. 117, ст. 146, ст. 212.
2.Федеральный закон "О персональных данных" (ФЗ-152).
3.Федеральный закон "Об обязательном социальном страховании от несчастных случаев на производстве и профессиональных заболеваний" (ФЗ-125).
4.Федеральный закон от 22.07.2008 N 123-ФЗ (ред. от 30.04.2021) "Технический регламент о требованиях пожарной безопасности".
5.Федеральный закон "О трудовых пенсиях в Российской Федерации", ст. 27.
6.Приказ Минтруда РФ № 255н от 17.06.2015.
7.ГОСТ 12.1.003-83 "ССБТ. Шум. Общие требования безопасности".
8.ГОСТ 12.1.005-88 "ССБТ. Общие санитарно-гигиенические требования к воздуху рабочей зоны".
9.ГОСТ 12.1.012-2004 "ССБТ. Вибрация. Общие требования безопасности".
10.ГОСТ 12.1.019-2009 "ССБТ. Электробезопасность. Общие требования и номенклатура видов защиты".
11.ГОСТ 12.2.032-78 "ССБТ. Рабочее место при выполнении работ сидя. Общие эргономические требования".
12.ГОСТ 12.2.033-78 "ССБТ. Рабочее место при выполнении работ стоя. Общие эргономические требования".
13.ГОСТ 17.1.3.07-82 "Охрана природы. Гидросфера. Правила контроля качества воды водоемов и водотоков".
14.ГОСТ Р ИСО 9241-5-2013 "Эргономические требования к офисной деятельности с применением видеодисплейных терминалов".
15.СанПиН 1.2.3685-21 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям труда".
16.СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод".
17.СанПиН 2.1.5.980-00 "Гигиенические требования к охране поверхностных вод".
18.СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов".
19.СанПиН 2.2.1/2.1.1.1200-03 "Санитарно-защитные зоны и санитарная классификация предприятий, сооружений и иных объектов".
20.СанПиН 2.2.2/2.4.1340-03 "Гигиенические требования к условиям труда женщин".
21.СанПиН 2.2.4.3359-16 "Санитарно-эпидемиологические требования к условиям труда".
22.СанПиН 2.2.4.548-96 "Гигиенические требования к условиям труда женщин".
23.СанПиН 3.3686-21 "Санитарно-эпидемиологические требования к организациям, осуществляющим медицинскую деятельность".
24.СНиП 23-05-95 "Естественное и искусственное освещение".
25.Ачмиз А. Д. Пробиотические кормовые добавки, применяемые в промышленном птицеводстве / А. Д. Ачмиз, А. С. Бородихин, Е. П. Викторова [и др.] // Ветеринария Кубани. – 2021. – № 2. – С. 27-31. – DOI 10.33861/2071-8020-2021-2-27-31. – EDN BVFNUJ.
26.Бояринева И. В. Пробиотические свойства и актуальность практического применения L. ACIDOPHILUS // Вестник Хабаровского государственного университета экономики и права. 2021. №2 (106).
27.Бычкова, В. А. Пробиотические культуры для интенсификации производства творога / В. А. Бычкова, О. С. Уткина, А. В. Калашникова // Молочная промышленность. – 2019. – № 12. – С. 26-27. – DOI 10.31515/1019-8946-2019-12-26-27. – EDN XVRAGB.
28.Ветлугина Т. П., Прокопьева В. Д., Епимахова Е. В., Плотников Е. В. Мембранопротекторный эффект солей лития // КВТиП. 2023. №S6.
29.Давыдов, Виктор Николаевич. Техника безопасности при работах по химии / В. Н. Давыдов, Э. Г. Злотников. — СПб.; Москва: Сага Форум, 2008. — 112 с.: ил. — Библиогр.: с. 97-99.
30.Жуков В. И.. Защита и безопасность в чрезвычайных ситуациях: учебное пособие / В. И. Жуков, Л. Н. Горбунова; Сибирский федеральный университет (СФУ). — Москва; Красноярск: Инфра-М Изд-во СФУ, 2014. — 392 с.: ил. — Высшее образование. Бакалавриат. — Библиогр.: с. 384- 387.
31.Колодязная В. С. Пробиотические культуры в технологии мясных полуфабрикатов из телятины / В. С. Колодязная, Ю. В. Бройко, Д. А. Бараненко // Мясная индустрия. – 2011. – № 10. – С. 33-36. – EDN ONVPKV.
32.Остроухова И. Л., Мордвинова В. А. Формирование вкусового профиля голубых сыров // Молочнохозяйственный вестник. 2020. №1 (37).
33.Полянская, И. С. Пробиотические культуры в заквасках для сыров: паттерн подбора / И. С. Полянская, В. Л. Попова, Л. Г. Стоянова // Сыроделие и маслоделие. – 2020. – № 4. – С. 26-27. – DOI 10.31515/2073-4018-2020-4-26-27. – EDN UXYZXC.
34.Пряников В. И. Техника безопасности в химической промышленности : учебное пособие / В. И. Пряников. — Москва: Химия, 1989. — 288 с.: ил. — Библиогр.: с. 240-242
35.Рамонова, Э. В. Пробиотические культуры лактобактерий при производстве витаминизированного кисломолочного продукта / Э. В. Рамонова, Р. Г. Кабисов // Перспективы развития АПК в современных условиях : Материалы 10-й Международной научно-практической конференции, Владикавказ, 10–11 июня 2021 года. Том Часть II. – Владикавказ: Горский государственный аграрный университет, 2021. – С. 173-175. – EDN GLKWDN.
36.Семенихина, В. Ф. Пробиотические культуры и их свойства / В. Ф. Семенихина // Актуальные вопросы молочной промышленности, межотраслевые технологии и системы управления качеством. – 2020. – Т. 1, № 1(1). – С. 481-484. – DOI 10.37442/978-5-6043854-1-8-2020-1-481-484. – EDN KQZJTA.
37.Спирина, Н. Н. Использование пробиотиков в технологии колбасных изделий / Н. Н. Спирина, Ю. Г. Стурова // Технологии и оборудование химической, биотехнологической и пищевой промышленности : Материалы XIV Всероссийской научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых с международным участием, посвященной 90-летнему юбилею академика Саковича Г.В., Бийск, 19–21 мая 2021 года. – Бийск: Алтайский государственный технический университет им. И.И. Ползунова, 2021. – С. 373-376. – EDN FMJJCN.
38.Торшин И. Ю., Громова О. А., Лазебник Л. Б. Хемомикробиомный анализ лития аскорбата и других органических солей лития // ЭиКГ. 2022. №9 (205). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/hemomikrobiomnyy-analiz-litiya-askorbata-i-drugih-organicheskih-soley-litiya (дата обращения: 20.05.2024).
39.Хавкин А. И., Ковтун Т. А., Макаркин Д. В., Федотова О. Б. Кисломолочные продукты и здоровье ребенка // Рос вестн перинатол и педиат. 2020. №6.
40.Чернуха И.М., Машенцева Н.Г., Вострикова Н.Л., Ковалев Л.И., Ковалева М.А., Афанасьев Д.А. Образование биологически активных пептидов в мясном сырье под влиянием лизатов стартовых бактериальных культур // С.-х. биол., Сельхозбиология, S-h biol, Sel-hoz biol, Sel'skokhozyaistvennaya biologiya, Agricultural Biology. 2020. №6.
41.Allen, S. J., Martinez, E. G., Gregorio, G. V., & Dans, L. F. (2013). Probiotics for treating acute infectious diarrhoea. Cochrane Database of Systematic Reviews, 2013(11). https://doi.org/10.1002/14651858.CD003048.pub3
42.Aragon, G., Graham, D. B., Borum, M., & Doman, D. B. (2010). Probiotic therapy for irritable bowel syndrome. Gastroenterology & Hepatology, 6(1), 39–44. https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC2886445/
43.Baldessarini, R. J., Tondo, L., & Davis, P. (2012). Lithium in the treatment of bipolar disorders associated with other psychiatric disorders. Bipolar Disorders, 14(3), 291-302. DOI: 10.1111/j.1399-5618.2012.01018.x.
44.Deeth, H. C., & Fitz-Gerald, C. H. (2006). Lipolysis and free fatty acid catabolism in cheese: A review of current knowledge. International Dairy Journal, 16(11), 1221-1231. DOI: 10.1016/j.idairyj.2005.10.005.
45.FAO/WHO. (2002). Guidelines for the evaluation of probiotics in food. London, Ontario, Canada. https://www.who.int/foodsafety/fs_management/en/probiotic_guidelines.pdf
46.Forlenza, O. V., Diniz, B. S., Radanovic, M., Santos, F. S., Talib, L. L., & Gattaz, W. F. (2014). Disease-modifying properties of long-term lithium treatment for amnestic mild cognitive impairment: randomised controlled trial. British Journal of Psychiatry, 204(5), 351-355. DOI: 10.1192/bjp.bp.113.143347.
47.Fox, P. F., Guinee, T. P., Cogan, T. M., & McSweeney, P. L. H. (2017). Fundamentals of Cheese Science. Springer. ISBN: 978-1-4899-7681-9.
48.Gänzle, M. G. (2015). Enzymatic and bacterial conversions during sourdough fermentation. Food Microbiology, 48, 116-124. DOI: 10.1016/j.fm.2014.11.001.
49.Hill, C., Guarner, F., Reid, G., Gibson, G. R., Merenstein, D. J., Pot, B., ... & Sanders, M. E. (2014). Expert consensus document: The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nature Reviews Gastroenterology & Hepatology, 11(8), 506–514. https://doi.org/10.1038/nrgastro.2014.66
50.Kalliomäki, M., Salminen, S., Arvilommi, H., Kero, P., Koskinen, P., & Isolauri, E. (2001). Probiotics in primary prevention of atopic disease: a randomised placebo-controlled trial. The Lancet, 357(9262), 1076-1079. https://doi.org/10.1016/S0140-6736(00)04259-8
51.Kechagia, M., Basoulis, D., Konstantopoulou, S., Dimitriadi, D., Gyftopoulou, K., Skarmoutsou, N., & Fakiri, E. M. (2013). Health benefits of probiotics: a review. ISRN Nutrition, 2013. https://doi.org/10.5402/2013/481651
52.Lavrukhina E. V. et al. Bacterial starter cultures as a basis for the development of probiotic fish products. – 2022.
53.Malhi, G. S., Tanious, M., Das, P., Coulston, C. M., & Berk, M. (2013). Potential mechanisms of action of lithium in bipolar disorder. Current understanding. CNS Drugs, 27(2), 135-153. DOI: 10.1007/s40263-013-0039-0.
54.McKnight, R. F., Adida, M., Budge, K., Stockton, S., Goodwin, G. M., & Geddes, J. (2012). Lithium toxicity profile: a systematic review and meta-analysis. The Lancet, 379(9817), 721-728. DOI: 10.1016/S0140-6736(11)61516-X.
55.McSweeney, P. L. H., & Sousa, M. J. (2000). Biochemical pathways for the production of flavour compounds in cheeses during ripening: A review. Lait, 80(3), 293-324. DOI: 10.1051/lait:2000127.
56.Ranadheera, R. D. C. S., Baines, S. K., & Adams, M. C. (2010). Importance of food in probiotic efficacy. Food Research International, 43(1), 1-7. https://doi.org/10.1016/j.foodres.2009.10.001
57.Sanders, M. E., Benson, A., Lebeer, S., Merenstein, D. J., & Klaenhammer, T. R. (2018). Shared mechanisms among probiotic taxa: implications for general probiotic claims. Current Opinion in Biotechnology, 49, 207-216. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2017.09.007
58.Toldrá, F. (2006). Proteolysis and lipolysis in flavour development of dry-cured meat products. Meat Science, 74(1), 11-25. DOI: 10.1016/j.meatsci.2006.04.015.
59.Verschuere, L., Rombaut, G., Sorgeloos, P., & Verstraete, W. (2000). Probiotic bacteria as biological control agents in aquaculture. Microbiology and Molecular Biology Reviews, 64(4), 655-671. https://doi.org/10.1128/MMBR.64.4.655-671.2000