Разработка биотехнологии обогащения дрожжей Saccharomyces cerevisiae эргостерином и куркумином для получения пищевых ингредиентов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Марзук Дарья Сергеевна

• Марзук Дарья Сергеевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Марзук Дарья Сергеевна

РЕФЕРАТ

SYNOPSIS

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. АНАЛИТИЧЕСКИЙ ОБЗОР НАУЧНО-ТЕХНИЧЕСКОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

1.1 Функциональные пищевые продукты и их значение в реализации государственной политики РФ в области здорового питания населения

1.2 Эргостерин: роль в питании человека, современные подходы получения

1.3. Куркумин и его значение для организма человека как антиоксиданта

1.4. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae - перспективное сырье для получения биологически активных веществ: технологии биосинтеза и инкапсуляции

1.5. Эффекты ультразвукового воздействия, применимые в биотехнологических процессах

ГЛАВА 2. ОРГАНИЗАЦИЯ ЭКСПЕРИМЕНТА, ОБЪЕКТЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

2.1 Организация эксперимента

2.2 Объекты и методы исследования

ГЛАВА 3. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНАЯ ЧАСТЬ

3.1 Оценка жизнеспособности и технологических свойств дрожжей

3.2 Экспериментальное обоснование применения ультразвукового воздействия для интенсификации процесса биосинтеза эргостерина дрожжами Saccharomyces cerevisiae, оптимизация процесса биосинтеза

3.3 Модификация свойств куркумина с применением ультразвукового воздействия

3.4. Оценка возможности инкапсуляции куркумина в клетки дрожжей

3.5 Оценка потенциальной биодоступности разработанных пищевых ингредиентов на основе клеток дрожжей Saccharomyces cerevisiae

3.6 Практическая апробация разработанных ингредиентов в составе сложных пищевых систем

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ И ОБОЗНАЧЕНИЙ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПРИЛОЖЕНИЕ А

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

ПРИЛОЖЕНИЕ В - ТЕКСТЫ ПУБЛИКАЦИЙ АВТОРА ПО ТЕМЕ ИССЛЕДОВАНИЯ

РЕФЕРАТ

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка биотехнологии обогащения дрожжей Saccharomyces cerevisiae эргостерином и куркумином для получения пищевых ингредиентов»

Введение

Цели государственной политики Российской Федерации в сфере здорового питания населения, а также положения Стратегии формирования здорового образа жизни, профилактики и контроля неинфекционных заболеваний до 2025 года направлены на сохранение и укрепление здоровья граждан, предупреждение развития болезней, в том числе связанных с несбалансированным и неполноценным питанием детей и взрослых.

В рамках реализации задач, направленных на улучшение здоровья населения, ведётся активная научно-исследовательская работа, разрабатываются различные методы и подходы. Одним из ключевых направлений является использование биологически активных компонентов, обладающих выраженными фармакологическими свойствами, в качестве пищевых ингредиентов или биологически активных добавок для целенаправленной доставки их в организм человека.

Современные исследования подтверждают, что достижение желаемого физиологического эффекта при применении биологически активных веществ (БАВ) невозможно оценивать только по их количественному содержанию в рационе. Ключевым фактором эффективности является обеспечение доставки этих веществ в функциональные системы организма при сохранении биоактивности. В связи с этим особое значение приобретает оценка биодоступности и биоактивности БАВ уже на этапах проектирования и доклинических исследований пищевых систем.

Для большинства БАВ характерна высокая степень чувствительности хотя бы к одному из факторов, среди которых высокая температура, свет, рН и процессы окисления. В связи с этим, использование БАВ в качестве пищевых ингредиентов в технологиях пищевых производств, которые зачастую отличаются присутствием агрессивных воздействий, требует разработки защитного подхода, способного поддерживать структурную целостность БАВ до момента потребления, повышать

биодоступность и точно направлять его к физиологической цели. В связи с вышесказанным, научно-обоснованная разработка пищевых ингредиентов, обеспечивающих высокий уровень эффективности функциональных пищевых продуктов является актуальной.

Для решения обозначенной задачи нами предлагается использовать в качестве биологического носителя БАВ клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae достаточно хорошо изучены, широко применяются в пищевой промышленности, нетоксичны, биосовместимы с организмом человека, отличаются невысокой стоимостью.

Степень разработанности темы исследования

Весомый вклад в изучение дрожжей и развитие научного направления по созданию различных ингредиентов пищевого назначения на основе биомассы дрожжей развивались отечественными и зарубежными учёными: Мелединой Т.В., Волковой Г.С., Золотовым П.А., Мазо В.К., Панфиловым В.И., Наумовой Е.С., Поляковым В.А., Калужиной О.Ю., Федоровой А.М., Сербой Е.М., Liu Y., Lipinska E., Sillerova S., Wang X. и др.

Результатами исследований была доказана перспективность использования дрожжей для получения промышленно значимых, безопасных пищевых ингредиентов. Несмотря на значительный объем проведённых исследований в области фортификации дрожжевой биомассы, дальнейшее развитие данного направления позволит систематизировать существующие методы, расширить доказательную базу эффективности применения различных биологически активных веществ и дополнить современные подходы к получению функциональной пищевой продукции.

В результате выполнения работы предполагается установить возможность использования технологий биосинтеза и инкапсуляции для получения биомассы дрожжей, обогащенной микронутриентами, установить рациональные режимы этих процессов.

В концептуальном плане будет обоснована возможность применения такого подхода для получения эффективных пищевых ингредиентов с заданным уровнем потенциальной биодоступности и биоактивности БАВ.

Исследования в области модификации свойств куркумина и его инкапсуляции в клетки дрожжей выполнены в рамках государственного задания (FSER-2025-0028); исследования процессов биосинтеза эргостерина дрожжами проводились в рамках реализации гранта РНФ 25-26-00278

Цель диссертационного исследования: разработка пищевых ингредиентов на основе биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae, обогащенной эргостерином и куркумином, с использованием технологий биосинтеза и инкапсуляции.

Для достижения цели исследования необходимо решить следующие задачи:

1) Провести оценку жизнеспособности и физиологического состояния образцов дрожжей Saccharomyces cerevisiae, и определить перспективные штаммы для дальнейших исследований;

2) Установить рациональные режимы ультразвукового воздействия для интенсификации процесса биосинтеза эргостерина дрожжами Saccharomyces cerevisiae;

3) Определить рациональные режимы ультразвукового воздействия для модификации свойств растительного антиоксиданта куркумина;

4) Установить рациональные технологические режимы инкапсуляции куркумина в клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae;

5) Провести прогностическую оценку эффективности разработанных пищевых ингредиентов с использованием in vitro определения индексов биодоступности и биоактивности БАВ в дрожжевой биомассе;

6) Провести апробацию использования разработанных пищевых ингредиентов для получения функциональных продуктов питания.

Научная новизна.

Работа содержит элементы научной новизны в рамках п. 10, 13 и 25 паспорта специальности ВАК при Министерстве образования и науки Российской

Федерации 4.3.5. «Биотехнология продуктов питания и биологически активных веществ».

1. Предложен способ получения биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae, обогащенной эргостерином и куркумином, и ее использования в качестве пищевого ингредиента для производства продуктов питания, обладающих антиоксидантными свойствами и являющихся источником полифенольных соединений (п. 25 паспорта специальности 4.3.5).

2. Предложена оригинальная научная гипотеза о возможности использования эффектов низкочастотного ультразвукового воздействия для интенсификации процессов биосинтеза эргостерина дрожжами Saccharomyces cerevisiae. На основе двухфакторного регрессионного анализа получена математическая модель, адекватно описывающая зависимость накопления эргостерина от режимов (128 Вт и 2 мин) ультразвуковой обработки (п. 10 и 13 паспорта специальности 4.3.5).

3. Научно обоснована и экспериментально доказана перспективность нового подхода модификации куркумина для улучшения его функционально-технологических свойств на основе ультразвукового воздействия. Установлено, что использование ультразвукового воздействия в режиме 630 Вт и 10 мин позволяет уменьшить размер частиц куркумина до 65,5-267,1 нм и увеличить его растворимость в воде более чем в 10 раз (п. 25 паспорта специальности 4.3.5).

4. В модели переваривании in vitro доказана возможность использования клеток дрожжей для увеличения потенциальной биодоступности эргостерина и куркумина (п. 25 паспорта специальности 4.3.5).

5. Показано повышение антиоксидантной активности йогуртов, обогащенных биомассой дрожжей с эргостерином (на 14,1 %) и куркумином (на 28,1 %) в сравнении с контролем (п. 25 паспорта специальности 4.3.5).

Практическая значимость работы

Полученные результаты имеют практическое значение для развития технологий производства функциональных продуктов питания, способствуют развитию новых технологий получения пищевых ингредиентов. Предложенная в диссертационной работе технология производства йогуртов апробирована в

условиях действующего предприятия - ООО «Авида». Результаты работы применены в учебном процессе факультета биотехнологий Университета ИТМО, кафедры пищевых и биотехнологий ФГАОУ ВО «Южно-Уральский государственный университет (НИУ)», используются при подготовке магистров по направлению 19.04.01 «Биотехнология».

Научные положения, выносимые на защиту

Технологические параметры интенсификации биосинтеза эргостерина дрожжами Saccharomyces cerevisiae с применением ультразвукового воздействия.

Экспериментальное обоснование возможности использования ультразвукового воздействия для модификации куркумина, технологические параметры и условия его инкапсуляции в клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae.

Результаты оценки потенциальной эффективности разработанных пищевых ингредиентов в модели переваривания in vitro.

Результаты исследования технологической возможности использования обогащённой биомассы дрожжей в производстве пищевых продуктов на примере йогурта.

Степень достоверности результатов.

Достоверность полученных результатов эксперимента оценивалась методами математической статистики с применением современных программных средств. Расчеты и графическая интерпретация результатов реализации моделей оформлялись с использованием визуального программирования в среде MICROSOFT Off^ Word XP, Excel XP для Windows 2010, программного продукта MathCad 15.0.

Количество повторов эксперимента составляло 3-5 раз. Критический уровень значимости нулевой статистической гипотезы (p) принимали равным 0,05. Данные представлены в виде среднего арифметического ± стандартное отклонение (x±SD).

Апробация результатов. Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались на научно-практических конференциях и симпозиумах различного уровня: Международная научно-практическая конференция «Агрономия-2024» (г. Москва); Всероссийская научно-практическая

и учебно-методическая конференция «Фундаментальные и прикладные исследования в области управления, экономики и торговли» (2023 г., 2024 г., 2025 г., г. Санкт-Петербург); 52-я Научная и учебно-методическая конференция Университета ИТМО, Университет ИТМО 2022 (г. Санкт-Петербург); Всероссийский научный форум студентов и учащихся - 2022 (г. Москва); Всероссийская научно-практическая конференция (2022 г., г. Петрозаводск).

Публикации. По материалам работы опубликовано 7 научных работ, из них одна статья в журнале, входящем в перечень ВАК Министерства науки и высшего образования Российской Федерации, две публикации в изданиях, индексируемых в международной базе Scopus, 4 статьи РИНЦ:

1) Scopus Kalinina I., Fatkullin R., Naumenko N., Popova N., Stepanova D. Use of spent brewer's yeast to encapsulate and enhance bioavailability of nanostructured curcumin // International Journal of Food Science. - 2024.

2) Scopus Stepanova D.S., Kalinina I.V., Fatkullin R., Naumenko N.V. Intensification of the process of ergosterol accumulation by yeast Saccharomyces cerevisiae by changing the composition of the culture medium and using ultrasound // BIO Web of Conferences. - 2024. - Vol. 139. - P. 08003.

3) ВАК Калинина И.В., Фаткуллин Р.И., Науменко Н.В., Попова Н.В., Науменко Е.Е., Степанова Д.С. Биодоступность куркумина, инкапсулированного в клетки дрожжей Saccharomyces cerevisiae // Индустрия питания. - 2023. - Т. 8, № 3. - С. 97-104.

4) РИНЦ Калинина И.В., Степанова Д.С., Панкрашкина И.В., Горячева С.А. Влияние температуры на эффективность инкапсуляции биологически активных веществ в клетки дрожжей // Инновационные технологии производства и переработки сельскохозяйственной продукции в условиях международных санкций: материалы Всероссийской (национальной) научно-практической конференции (Курган, 26 января 2023 г.). - Курган, 2023. - С. 191-194.

5) РИНЦ Калинина И.В., Горячева С.А., Степанова Д.С., Фаткуллина Н.И., Скачкова Е.Н. Оценка возможности биосинтеза биологически активных веществ дрожжами // Сборник научных трудов. - 2023.

6) РИНЦ Калинина И.В., Попова Н.В., Ураканова А.А., Горячева С.А., Степанова Д.С. Исследование биосорбционной способности дрожжей Saccharomyces // Достижения и перспективы научно-инновационного развития

7) Статья Степанова Д.С. Влияние растительных антиоксидантов на процесс биосинтеза эргостерина дрожжами Saccharomyces // Всероссийский научный форум студентов и учащихся (Петрозаводск, 22 ноября 2022 г.). -Петрозаводск, 2022. - С. 319-325.

Структура и объем работы. Работа состоит из введения, 3 глав, в том числе, аналитического обзора научно-технической литературы, методической части, результатов исследования и их анализа, заключения, списка литературы и 2 приложения. Основное содержание изложено на 221 страницах печатного текста и включает 15 таблиц и 30 рисунков, список литературы включает 143 информационных источников, из них 109 - зарубежных авторов.

Работа над диссертацией включала теоретический и экспериментальный этапы.

В первой главе было проведено обобщение известных научных результатов, анализ научно-технической информации в соответствии с тематикой проводимых исследований, на основе чего подтверждена актуальность направления исследований. Проанализированы дрожжи - как перспективные объекты для обогащения биологически активными веществами.

В главе 2 приведено описание объектов и методов исследований, представлена схема проведения исследований (рис. 1).

Представлено описание объектов исследования.

Контролируемые показатели: лткроскопический анализ (неокрашенный препарат, окраска раствором Люголя, метиленовым синим); прирост биомассы. анализ жизнеспособности, осмоч\вствительность

2.1. Оптимизация режимов ультразвука для интенсификации биосинтеза эргостерина

2.2. Модификация куркумина и определение эффективности его инкапсуляции в клетки дрожжей

Обоснование целесообразности использования на неструктурированного куркумина для инкапсуляции в клетки дрожжей

Контролируемые показатели: массовая доля эргостерина

Контролируемые показатели: эффективность инкапсуляции, АОА (ВРРН), дисперсшй состав, растворимость, липофилъность и др.

3 этап. Оценка потенциальной биодоступностн и биоактивности разработанных ингредиентов на основе обогащенной биомассы дрожжей Saccharomyces cerevisiae

Контролируемые показатели: индексы оиодоспппности и оиоактивности в модели переваривания in vitro

4 этап. Оценка возможности использования разработанных ингредиентов для создания функциональных продуктов питания (на примере йогурта)

Т.

Контролируемые показатели: органолептические; рН, титруемая кислотность, степень синерезиса, вязкость, количество пробиотическихмикроорганизмов (НВЧ), АОА, массовая доля

куркумина и массовая доля эргостерина

Рисунок 1 - Схема исследований

В работе использованы стандартные общепринятые и специальные методы анализа для определения состава и свойств исследуемых объектов. Основная часть экспериментальных исследований выполнена в соответствии с поставленными задачами на базе научно-исследовательских лабораторий Факультета биотехнологий Университета ИТМО и ФГАОУ ВО «ЮУрГУ (НИУ)».

Объектами исследования в рамках выполнения диссертационной работы служили:

Штаммы дрожжей Saccharomyces cerevisiae коммерчески доступные и приобретенные из коллекции микроорганизмов Национального биоресурсного центра Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов НИЦ «Курчатовский институт»: WB-1016, KW-1255, US-05, EC-1118, Y-1676, W-68, Y-1024, S36, S-04, RC212.

Куркумин, Nanjing Duly Biotech Co., Ltd., Китай (чистота не менее 95 %).

Йогуртные продукты, полученные с использованием закваски производственной МАКС-Актив для йогурта, производитель ФНЦ пищевых систем им. В.М. Горбатова, г. Углич, содержащая Streptococcus thermophilus и Lactobacillus delbrueckii subsp. bulgaricus.

Качество выбранных объектов оценивалось с использованием номенклатуры, содержащей как стандартные (основные) показатели, так и дополнительные показатели, использование которых поддерживается в соответствующих частях работы.

Методы, используемые для исследования дрожжей

Для оценки физиологического состояния дрожжей использовали микроскопию по светлому полю с использованием неокрашенных препаратов и с окраской прижизненных препаратов дрожжей (раздавленная капля) раствором Люголя и метиленовым синим с применением оптического микроскопа. Увеличение составляло х640 -720.

Питательная среда YPD использовалась для культивирования дрожжей. Среда включала декстрозу (20 г/л), пептон (10 г/л) и экстракт дрожжей (5 г/л). Стерилизация в течение 30 минут.

Микробиореактор RTS-1 с системой реверсивного перемешивания 12000 об/мин и регулирования температуры использовался для измерения прироста биомассы микроорганизмов. Данные обрабатывали с использованием специализированного ПО, позволяющего анализировать кинетику роста в 3D-формате и генерировать отчеты. Метод обеспечил воспроизводимое культивирование при объеме среды 10 - 30 мл с возможностью удаленного мониторинга.

Оценку жизнеспособности штаммов дрожжей определяли с помощью метода анализа клеточных культур с использованием автоматического счетчика клеток и анализатора жизнеспособности RWD C-100 (RWD Life Science, Китай).

Определение прироста биомассы дрожжей проводили на жидких питательных средах при стандартных условиях культивирования. Для оценки роста культуры через заданные интервалы времени определяли концентрацию клеточной массы по сухой массе после центрифугирования и высушивания осадка до постоянной величины.

Определение осмочувствительности дрожжей проводили методом инкубации клеток в растворах хлорида натрия различной молярности (0,5 и 1,0 М). Суспензию клеток дрожжей вносили в серии солевых растворов и выдерживали при фиксированной температуре, затем оценивали жизнеспособность клеток с использованием анализатора С-100.

Содержание эргостерина определяли спектрофотометрически (328 нм) после экстракции из биомассы дрожжей 70% раствором этилового спирта для их количественной оценки.

Результат выражали в процентах (Х) по отношению к абсолютному сухому

веществу с пересчетом на эрготсерин:

!х100х25х100 /1Ч

х=-;-7, где (1)

800хшх(100—+) v 7

где А - оптическая плотность тестового раствора; m - масса образца, выраженная в г; и W - содержание влаги сырья, выраженное в процентах, 800 -удельное значение коэффициента поглощения эргостерина.

В работе на разных этапах исследования использовался низкочастотный ультразвук, аппарат погружного типа. Обработка объектов исследования ультразвуком велась при использовании охлаждающей ледяной рубашки с контролем температуры 40-50±2 °С. Использовался генератор ультразвука «Волна-Л», модель USTA-0,63/22-0L. Установка работала с частотой 22 ±1,65 кГц, и интенсивность ультразвука составляла не менее 10 Вт/см2. Рабочая часть имела форму гриба. Система колебаний устройства состоит из титанового сплава ВТ5 и основана на пьезоэлектрических компонентах кольца.

Методы, используемые для исследования куркумина в исходном и инкапсулированном виде

Определение растворимости куркумина осуществлялось согласно требованиям Государственной фармакопеи, с соблюдением всех регламентированных условий и параметров.

Определение липофильности (log Р) проводили методом распределения в системе октанол вода, который является стандартным для оценки гидрофобных свойств соединений. Испытуемое вещество растворяли в равновесно насыщенных фазах п-октанола и воды, после чего определяли концентрацию вещества в каждой фазе спектрофотометрически.

Липофильность рассчитывали по формуле:

где Соктанол - концентрация куркумина в октанольной фазе, Свода -концентрация куркумина в водной фазе.

Изучение морфологии куркумина как в стандартной, так и в наноструктурированной форме осуществляли на инвертированном микроскопе Altami INVERT 3 в проходящем свете с использованием фазово-контрастной оптики для повышения контраста частиц при увеличении /600.

Микроскоп Jeol JEM-2100 был использован для электронной микроскопии с высоким разрешением при х5000 увеличении, чтобы изучить морфологическую структуру частиц куркумина.

Дисперсный состав суспензий исходного и наноструктурированного куркумина устанавливали с использованием анализаторов частиц Microtrac и Nanotrac Ultra (Microtrac Inc., США). Методика измерений, реализуемая данными приборами, соответствует международному стандарту ISO 13321.

Общее содержание куркумина определяли по методу Синглтона и Росси с использованием реагента Фолина-Чакольтеу. Результат представляли в пересчёте на куркумин. Оптическую плотность измеряли при длине волны 700 нм.

Антиоксидантная (антирадикальная) активность исследуемых образцов была оценена с помощью метода восстановления радикалов DPPH. Спектофотометр был использован для измерения оптической плотности раствора на 515 нм. AOA рассчитывалась по следующей формуле:

АОА = [1- (Di-Dj)/Dc]x100, (3)

где Di - оптическая плотность исследуемого образца; Dj - оптическая плотность контрольного раствора DPPH с этанолом; Dc - оптическая плотность раствора DPPH

Эффективность инкапсуляции куркумина в клетки дрожжей (ЭИ, %) определяли по соотношению количества вещества, заключённого в капсулы, к его общему количеству, использованному при приготовлении.

Эффективность инкапсуляции рассчитывали по формуле:

ЭИ =Собщ—Ссвоб (4)

Собщ ' v '

где Собщ - общее содержание вещества; Ссвоб - количество неинкапсулированного вещества.

Микроскопическое исследование дрожжевых клеток исходных и с куркумином проводили с использованием люминесцентного микроскопа Микромед 3 ЛЮМ.

Путем вычисления индекса биоактивности (ИБА) и индекса биодоступности (ИБД) оценивалась прогнозируемая биодоступность и биологическая активность обогащенной биомассы дрожжей. Было произведено детальное in vitro моделирование пищеварительных процессов, происходящих в желудке и тонком

кишечнике. В дополнение к биологически активным веществам, включая панкреатин, пепсин, соли желчи и имитирующее пищеварительный сок, были использованы буферные среды с типичными значениями рН 2,5 для фазы желудка и 7,0 для фазы кишечника.

После завершения имитационного процесса пищеварения, были определены: содержание биологически активного вещества и антиоксидантная активность DPPH методом (%)

Для определения индекса биоактивности (Иба, %) использовалась следующая формула:

АОА

и =-=х100, (5)

ба аоаисх

где АОАконц - АОА (DPPH, %) БАВ после процесса переваривания in vitro; АОАисх - АОА (DPPH, %) БАВ в исследуемом растворе до процесса переваривания.

Антиоксидантную активность определяли методом DPPH, описанным выше. Для определения индекса биодоступности (Ибд, %) использовалась формула:

ИБД=^х100, (6)

" нсх

где Ккон - концентрация БАВ после процесса переваривания in vitro;

Кисх - концентрация БАВ в исследуемом растворе до процесса переваривания.

ИК-Фурье спектроскопия проведена на спектрометре UV-3600 (Shimadzu, Япония), оснащенным высокочувствительным термостабильным детектором DLATGS. На основе проведенных исследований были получены спектры, сопоставление спектров разных образцов позволило выявить конкретные изменения в химическом составе клеточных структур при взаимодействиях с куркумином.

Методы исследования йогуртов и йогуртных продуктов

Ключевые показатели качества готовой продукции определяли методами, широко применяемыми в технологическом контроле молочной промышленности и

регламентированными соответствующими стандартами: ГОСТ 13928-84 и ГОСТ 26809.2-2014, а также особенностей используемых инструментов и методов.

Органолептическая оценка качества готовых продуктов проводилась в соответствии с требованиями ГОСТ 31981-2013 «Йогурты. Общие технические условия» и методикой, изложенной в ГОСТ 31986-2012 «Продукты молочные. Методы органолептической оценки». Определяли внешний вид и консистенцию продукта (однородность, отсутствие комков, сывороточных выделений), цвет (характерный для йогурта данного вида), запах и вкус (чистые, без посторонних привкусов и запахов). Результаты оформляли в виде протокола с описательной характеристикой продукта.

Согласно ГОСТ 3624-92, титруемая кислотность продуктов оценивалась с использованием индикатора фенолфталеина титриметрическим способом.

Согласно ГОСТ 32892-14, активная кислотность была определена потенциометрически с помощью рН метра.

Вязкость йогуртных продуктов определяли с использованием вибрационного вискозиметра A&D SV-A (Япония) при температуре (20 ± 0,1) °С. Принцип метода основан на измерении сопротивления среды колеблющимся пластинам прибора, что позволяет определить произведение динамической вязкости на плотность образца.

Объем сыворотки, разделенный после часа свободной фильтрации образца 100 см3, использовался для расчета степени синерезиса йогуртов.

При изучении качественного состава микрофлоры заквасок готовили фиксированные препараты, окрашенные метиленовым синим, и исследовали их методом иммерсионной микроскопии.

Количественный анализ пробиотических микроорганизмов в готовых продуктах выполняли по ГОСТ Р 56139-2014 «Продукты пищевые функциональные. Методы определения и подсчета пробиотических микроорганизмов». Для этого готовили серию разведений образца в диапазоне от 10-3 до 10-9 с последующим посевом на жидкие питательные среды и подсчетом наиболее вероятного числа микроорганизмов (НВЧ) в объеме продукта.

В третьей главе изложены результаты экспериментальных исследований и их обсуждение.

3.1. Оценка жизнеспособности и технологических свойств дрожжей

На первом этапе экспериментальных исследований проведена оценка жизнеспособности и технологических свойств десяти штаммов дрожжей Saccharomyces cerevisiae с целью выбора перспективных продуцентов для дальнейшей работы. Все исследуемые объекты характеризовались различной скоростью роста биомассы, осмотолерантностью и уровнем накопления биомассы. Были определены показатели жизнеспособности, осмочувствительности, а также прироста биомассы (табл. 1).

В результате скрининга установлено, что среди исследованных штаммов наиболее перспективными являются:

- штамм Y-1676, обладающий высокой жизнеспособностью (98 %), низкой осмочувствительностью (ИО = 9 %) и стабильным приростом биомассы (до 38 %);

- штамм "-68, характеризующийся потенциально более высокой проницаемостью клеточной стенки (Ю = 46 %) и высоким приростом биомассы (213,2 ± 1,4 %).

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Марзук Дарья Сергеевна, 2025 год

Библиографический список

1. Глобальный план действий по профилактике неинфекционнмх заболеваний к борьбе с ними на 2011-2020 гг.: электронный ресурс. URL: https,'iV*w.*tio.int/nmh/publications'ncd action pUfl/ru.

2. Н плова Л.П.. Малютенкоеа СМ., Ар си рий А.Г. Нутриенты апельсиновых соков и нектаров, роль в формировании антиок сидантных свойств // Вестник Южно Уральского государствен ного университета. Сери«: Пищевые и биотехнологии. 2021. Т. 9,

NM С 72-М. DOI: https://ctoi.orq/10 14529^ood210J08. EON: XF2IAE.

3. Шатилов А.В., Богданова 0.Г. Коробов А.В. Роль антиоксидан тов в организме в норме и при патсмоги* // Ветеринарная пато логия. 2007 NS 2(21». С 2«7-211. EON: OiZJXJ.

4. Cohen. J.L.; Stven, T, Aouadi, M., et al. Peptide and AmineModi fied Ctucan Particles for the Delivery of Therapeutic «RNA. Molecu lar Pharmaceutics. 2014. Vol. t J. Iss. 3. Pp.944-97». 001: https^/doi. org/10.1021/acs.molptiarmaceut.Sb00831.

5. Esatbeyoglu, T, Huebbe, P.; Ernst, I.M.A.. et aL Curcumin - from Molecule to Biological Function. Angewandte Ctvemie inter nation al Edition. 2012. VoL SI. Iss. 22 Pp. S308-5332. DOI: https:/Woi. org/10.lM2/anie.20l 107724.

6 Pepe, C.; Calce. E.; Verdoliva, V.. et al Curcumin Loaded Nanopar tides Based on Amphiphitic Hyaluronan Conjugate Explored as Targeting Delivery System for Neurodegenerative Disorders. Inter

Bibliography

1. Clobatnyj Plan Dejstvij po Profilaktike Neinfekbcnnyh Zabolevanij i Borbe s Nimi na 2013-2020 gg. [Global Action Plan for th« Non communicable Diseases Prevention and Control for 2013-2020]. Elektronnyj Resurs. URL: https://wra.who.int/nmh/putilicatioits/ ncd action plan/ru. fin Russ.)

2. Nilova, L.P; Matyutenkova.S.M; Arsirij, AG. Nutrienty Apetsinovyh Sokov i Nektarov, Rol v Formirovanii Antioksidantnyb SvojStv (Nu trients of Orange Jukes and Nectars, the Role in the Antioxidant Properties formation) Vestnik Yuzhno Uralskogo Gosudarstvenno go Universiteta. Seriya: Pishchetye i BiotekhnologiL 2021. Vot. 9. No. 3. Pp.72-10. DOI httpi7/doi.org/10.14S29/food210308. EDN: XFZ1AE (in Russ.)

3. Stiatilov, A.V. Bogdanova, OX,., Korobov. A.V. Rol Antioksidantov v Organise * Norme i pri Patologii [Antioiidancs Role in the Body in Normal and Pathological Conditions]. Veterinarnaya Patologiya. 2047. No. 2(21). Pp.207-211. EON: 0E2JXJ. (in Russ.)

4. Cofien. J.L.; Shen. i: Aouadi, M.. et al. Peptide and Amine Modi fied Glucan Particles for the Delivery of Therapeutic siRNA. Molecu lar Phar maceutics. 2014. Vol. 13. Iss. 3. Pp. 944-97t 00I: fittps;//doi. org/10.1(l21/acs.molpharmaceuLSbOOI31.

5. Esatbeyoglu, T.. Huebbe, P.; Ernst, LM.A-. et aL Curcumin - from Molecule to Biological Function. Angewandte Chemie Intemation al Edition. 2012. Vot. SI. Iss. 22. Pp. S308-S332. DOI: https//doi. org/10.1M2/anie.2011(7724.

hMiiU Krim

IN0IIÎTÏY

Т. 81 № 3 I 2023

nabonal Journal of Molecular Sciences. 2020. Vol 21. hi 22. Article Number: Utt. DOl: https://doi.or9/10.339e/ijim2122tM6

7. Anartd, P.; Kunnumakkara, A.B.: Newman, R.A., et al. Bioavailabil ity of Curcumin. Problems and Promises. Molecular Pharmaceu tics. 2007. Vol. 4. Iss. t>. Pp. 807-318 DOl: https://doi.Org/1 0.1021/ ярТООНЗг.

t. Федосеева Г.М., Меровкч B.M., Горичмна Е.Г. и др. Фитохими чести анализ растительного сырья, содержащего флавоноиды. Иркутск. 2009.47 с

9. Young, S ; Оеа, S.; Nitin. N. Vacuum Facilitated Infusion oF Bioac tives into Yeast Microcarrierx Evaluation of a Navel Encapsulation Approach Food Research International 2017. VDl 100. Part 2. Pp. 100-112. OOl: http£//doi.org/10.1016/j.foodres.2017.07.047.

10. Potoroko, I.Yu., Kalinina, I V. Naumento, N.V.et al. Sonochermcal Miuonizatnn of Taiifolin Aimed at Improving Its Bioavailability in Drinks for Athletes. Human. Sport. Medicine. 2011. Vol. 18. Iss. 3. Pp. МММ DOl: https^/doi.org/10.14 529/hsm 1 £0 309. EON: U2UINB.

11. Shi, G.; Rao. I.; Vu. H., et at. Yeast Cell-Based Microencapsulation of Chlorogenic Acid as a Water Soluble Antioxidant. Journal of Food Engineenng. 2007. Vol. 80. Iss. 4. Pp. 1060-10(7. DOl: httpsj/doi. org/10.101 bA.jfooden9.2OM .06.038.

12. Shi, G, Rao, L, Yu, H., et al. Stabilization and Encapsulation of Plvo tosensitive Resveratrol within Yeast Cell. International Journal of Pharmaceutics. 2008. VoL 349. Iss. 1-2. Pp. 83-«. DOl: https://doi. org/10.10l6j.ijpharm.2007.07.044.

13. Paramera, EJ.; Kontetes, SJ.; Karathanos. V.I. Microencapsulation of Curtumin in Cells of Saccharomytes Cerevisiae. Food Chemistry. 2011. Vol. 12S. Iss. J. Pp. 892-902. DOl: httpi//doi.org/10.101«/i. bo<khem-2010.09.043

14. Фаткуллин Р.И., Калинина И В. Васильев А.К. и др. Влияние ультразвукового иикроструктурирования биологически актив кых веществ на эффективность процесса их инкапсуляции // Вестник Южно Уральского государственного университета. Се рия: Пищевые и биотехнологии. 2021. Т. 9, № 4. С. 100-107. DOI: https://dCK.Org/1 0.14 529/food210411. EDM: PPSlSS.

15. Fang. L; Bhandari, B. Encapsulation of Polyphenols • a Review. Trends in Food Science* Technology. 2010. Vol. 21. Iss. 10. Pp. S10- 523. DOl: https://0oi.org/10.1016/j.tifs.2010.08.003.

4. Pepe. G.; Calce. E.; Verdoliva, V.. et al Curtumin Loaded Nanopar tides Based on Amphiphilic Hyaluronan Conjugate Explored as Targeting Delivery System for Neurodegenerative Disorders. Inter national >ourival of Moleculai Sciences. 2020. VoL 21. Iss. 22. Article Number 8846. DOC httpsy/doi.org/10.3 3»Aju»21228846

7. Anand, P.; kunnumakkara, A.B; Newman. R.A.. et aL Bioavailabil ity of Curtumin: Problems and Promises. Molecular Pharmaceu tics. 2007. VOL 4. Iss. 6. Pp. 807-818. DOl: httpW/doi.org/10.1021/ mp700113r.

8. Fedoseeva, G.M.; Mirovich, V.M.; Goryachkina. E.G. i dr. Fitohimidi eskij Analiz Rastitelnogo Syrya, Soderzhashchego Flavonoidy [Phy tochetnical Analysis of Plant Raw Materials Containing Flavonoidd. Irkutsk. 2009.67 p. (in Ross.)

9. Young, 1: Dea. S. Nitin. N. Vacuum Facilitated Infusion of Bioac lives into Yeast Microcarriers: Evaluation of a Novel Encapsulation Approach. Food Research International 2017. Vol 100 Part 2. Pp. 100-112. OOl: https^/doi.oig/10.101^/j.foodres.2017.07.067.

10. Potoroko, LYu, Kalinina, I.V.: Naumenko, N.V.. et al. Sonochemical Micfonnatxjn of Taiifolin Aimed at Improving Its Bioavailability in Dnnks for Athletes. Human. Sport. Medicine. 2018. Vol. 18. Iss. 3. Pp. 90-100. DOl: httpsV/doi.org/10.14529/hsn> 1 (0309. EDN: U2UIN6.

11. Shi, G.; Rao, L.; Yu. H, et al Yea« Cell Based Microencapsulation of ChlorogenK Acid as a Water Soluble Antioxidant. Journal of Food Engineering. 2007. Vol. 80. tss. 4. Pp. 1060-1067. OOl: https^doi org/10.1016/j.jfoodeng.2006.06.038.

12. Shi, G.; Rao, L. Yu, H., et al. Stabilization and Encapsulation of Pho tosensitive Resveratrol within Yeast Cell. International Journal of Pharmaceutics. 200«. VoL 349. Iss. 1-2. Pp. 83-93. DOl: https^/doi org/10.1016/j.ijpharm.2007.07.044.

13. Paramera, E.I.; Konteles, SJ.; Karathanos. V.T. Microencapsulation of Curtumin in Cells of Saccharomytes Cerevisiae Food Chemistry. 2011. Vol 12S. tss. I. Pp. 892-902. DOL httpsV/doi org/101016/j. foodchem.2010.09.IK3.

14. Fatkullin, R.I.; Kalinina, LV, vasilev, AJt. i dr. Vliyanie Ultrazvuk ovogo Mikrostrukturirovaniya Biotogkheski Aktivnyh Veshchestv na EFfektivnost Processa Ih inkapsulyacii {Ultrasonic Microstructur ing Impact of Biologically Active Substances on Its Encapsulation Process Efficiency]. Vestnik Vuzhno Uralskogo Gosudarstvennogo Universiteta. Seriya: Pishchevye i Bwtekhnotogii. 2021. Vol. 9. No. 4. Pp.100-107. DOI:https://doi.org/10.14S29/food2i0411. EON: PPBISS. (in Russ.)

15. Fang. 2.; Bhandari, B. Encapsulation of Polyphenols - a Review TrendslnFoodScience&Technology 2010. Vol.21. hs. lO.Pp. 510-523. DOl: https://doi.Org/10.10l4/j.tiFs2010.08.003.

Информация об авторах / Information about Authors

До* mop технически* наук. профессор кафедры пищевых и биотехнологий, доцент Южно-Уральский государственный университет (ИИУ) 454080. Российском Федерация, г. Челябансх, пр-кт Ленина. 76

Doctor of Technical Sciences, Associate Prof essor. Professor of the Food and Biotechnology Department

South Ural State University

454080. Hussion federation, Chelyabinsk, Lenin Are, 76 ОвСЮ. N.tpsJ/oräd,otg/0000J)002-6246-9870

Калинина Ирина Валерьевна

Kalinina, Irina Valeryevna

Тел/Phone *7 f3S1) 267 93-80 E-mait [e-mail]

T. 81 №312023

Фаткуллин Ринат Ильгидарович

Fatkullin, Rinat llgizarovich

Тел/Phone. [phone]-М E-mail: fatkuUinri@susuMi

Кандидат me.хнических паук доцент лафедоы пищевых и биотехнологий Юххно-Уральский государственный университет (НИУ) 45*090, Российской Федерация, г. Челябинск, пр-кт Ленина, 76

Candidate of Technical Sciences. Associate Professor of the Гooa and Biotechnology Department

South Ural State University

45*080, Russian Federation, Chelyabinsk, Lenin Aue.. 76 OROa https://orcMl.Otg/OOOCH)002-U98-0703

Науменко

Наталья Владимировна

Naumenko. Natalya Vladimirovna

Ten/Phone: '7(351) 267-93-80 E-mail naitmenkonv@susuju

Доктор технических наук доцент кафедры пищевых и биотехнологий, доцент Южио-Уральсхий государственный университет (НИУ) 454080. Российская Федерации, г. Челябинск пр-кт Ленина. 76

Docloi of Technical Sciences, Associate Professor, Associate Professor of the Food and Biotechnology Deportment South Ural State University

454080, Russian Federation. Chelyabinsk, Lenin Ave., 76 ORaa https://omd.org/0000-0002-9520-3251

Попова

Наталия Викторовна

Popova,

Natalia Viktor o vna

Тел/РЬопе: *7 [phone] E-mcut: [e-mail]

Кандидат технических наук доцент кафедры пищевых и биотехнологий Южно-Урпльский государственный университет (НИУ) 454080, Российская Федерация, г Челябинск, пр-кт Ленина. 76

Candidate of Technical Sciences, Associate Professor of the Food and Biotechnology Department

South Ural State University

454080. Russian Federation. Chelyabinsk, Lenin Ave.. 76 ORaa https://orcid.org/0000-000l-7665-5984

Науменко

Екатерина Евгеньевна

Naumenko. Ekaterina Evgenievna

Ten/Phone. *7(351) 267-93-80 E-maiL9193l223750maiLju

Студент

Южно-Уральсхий государственный университет (НИУ) 454080. Российская Федерация, г. Челябинск, пр-кт Ленина. 76

Student

South Ural State University

454080, Russian Federation. Chelyabinsk, Lenin Ave., 76 ORaa https://orcsd.org/0000-0002-0213-1595

Степанова Дарья Сергеевна

Stepanova, Darya Sergeevna

Ten/Phone: >7(351)267-93-80 E-maiL ds-iienko@mai<./u

Аспирант

Национальный исследовательский университет ИТМО

196655. Российская Федерация, г Санкт-Петербург, ул. Ломоносова, 9

Postgraduate Student

ITMO National Research University

196655, Russian Federat/on, SL Petersburg, Lomonosov St, 9 OROa http*//ordd.org/0000-0002-2aS7-4386

Вклад авторов:

КАЛИНИН! И В - научное руководство, разработка общей концепции исследования, подготовка материалов для публикации,

Фагиуллин Р.И. - проведение экспериментов, обработке результатов исследования, редакция статьи;

Науменко Н.В. - проведение экспериментов, анализ данных и их описание.

Попом Н.В. - проведение экспериментов, анализ денных и их описание,

Науменко Е Е. - проведение «спер*ментов, анализ данных и их описание.

Contribution of the Authors:

Kallninajr ina V. - scientific guidance, developing general concept of the study, preparing materials For publication;

ratkultln, Rinat L - conducting expenments, processing the study results, editing the article,

Naumenko, Natatya V.-conducting experiment!, analyzing and describing data;

Popova. Natalia V. - conducting experiments, analyzing end desir ibmg data;

Naumenko, Ekaterina E. - conducting expei intents, analyzing and desci it» ng data.

Авторы »аявляют об отсутствии конфликте интересов. The authors declare по conflicts of interests.

tú«