Технології бактеріальних препаратів для функціональних продуктів і біологічно активних добавок

Таблиця 7. Характеристика таблеткованих продуктів Лактовіт

Клінічні випробування таблеткованих продуктів серії Лактовіт показали, що вони нормалізують мікробіоценоз кишечника при дисбактеріозах різного ступеня. Продукти рекомендовано застосовувати для лікувально-профілактичного харчування по 1-2 таблетки тричі на день перед або під час годування. Поряд з цим клінічно доведено, що бактеріальний концентрат БМК та Лактовіт білковий також здатні до нормалізації стану колонізаційної резистентності піднебінних мигдаликів у дітей з хронічними тонзилітами, підвищення стійкості ремісії хронічного тонзиліту на протязі 6 та більше місяців, що дозволило їх рекомендувати для лікування і профілактики ЛОР-інфекцій.

Розробку заквашувальних препаратів для функціональних кисломолочних продуктів вели у двох напрямах - шляхом модифікації традиційних заквасок та створення композицій на основі пробіотичних та “молочних” бактерій. Використання традиційних молочних продуктів як носіїв пробіотичних мікроорганізмів є одним із найліпших шляхів. Однак з технологічних позицій - це доволі складне завдання, оскільки необхідно не тільки забезпечити необхідний вміст біологічно активної мікрофлори, а й зберегти притаманні для продукту властивості. У даній роботі як об`єкт модифікації було обрано заквашувальні культури для найуживаніших кисломолочних продуктів ряжанки і йогурту, а з пробіотичних мікроорганізмів - B. longum 352 та Lb. acidophilus 20y і 38c. Враховуючи високу чутливість біфідобактерій до молочної кислоти, вважали за доцільне залучити ці мікроорганізми до складу заквашувальної композиції для ряжанки, з огляду на те, що вона, на відміну від йогурту, є кисломолочним продуктом з помірною кислотністю. Штами Lb. acidophilus 20y і 38c поєднували з класичними йогуртовими культурами S. thermophilus і Lb. delbrueckii subs. bulgaricus.

Заквашувальну культуру Старт створювали на основі традиційного для ряжанки виду S. thermophilus та пробіотичного штаму B. longum 352. Було розроблено 3 різні за штамовим складом термофільних стрептококів, біологічною активністю та органолептикою композиційні варіанти: Старт-1 - B. longum 352 і S.thermophilus 27с і 36-8; Старт-2 - B. longum 352 і S. thermophilus 66 і Т-95; Старт-3 - B. longum 352 і S. thermophilus 74 і 30. Під час розробки технології бактеріального концентрату Старт було застосовано досвід набутий під час опрацювання режимів одержання препарату БМК. Культивування вели у періодичному режимі з контролем рН, постадійно, використовуючи поживне середовище для БМК. Основні технологічні показники кожного із варіантів бактеріального концентрату Старт наведено в табл. 8.

Бактеріальний концентрат Старт є універсальним препаратом. Він може використовуватися як заквашувальна культура для виробництва ферментованих молочних продуктів і як бактеріальний збагачувач для рідких та сухих продуктів. У разі його застосування для виробництва кисломолочних продуктів для ліпшого розвитку біфідобактерій рекомендується проводити активізацію протягом 3 годин за температури (402) оС у присутності 1% декстринмальтози. Цей технологічний прийом дозволяє збільшити чисельність біфідобактерій у кисломолочному продукті в 10-100 разів. На основі заквашувальної культури Старт було розроблено технологію кисломолочного продукту Біовіт, особливістю якого є збалансована за вуглеводами та білками молочна основа і збагачена біологічно активними сполуками, такими як ячмінно-солодовий екстракт (ЯСЕ), альгінат натрію, рослинні жири.

Таблиця 8. Показники технологічного процесу одержання бактеріального концентрату Старт в напівромислових умовах

Ці компоненти сприяють життєздатності заквашу вальної мікрофлори, забезпечують певні технологічні параметри продукту та підвищують його функціональну дію. Так, альгінат натрію виступає як стабілізатор консистенції продукту і дозволяє в 2 рази збільшити термін зберігання. Відомо також, що завдяки високій абсорбуючій активності він сприяє виведенню із організму споживача солей важких металів, рідіонуклідів і токсичних продуктів обміну речовин, знижуючи таким чином загальне токсикогенне навантаження.

З метою урізноманітнення смаку кисломолочного продукту і підвищення вмісту вітамінів передбачено варіанти з різними плодово-ягідними сиропами і фруктовими пастами. Введення до рецептури біфідогенних факторів (ЯСЕ) дало можливість використовувати культуру Старт шляхом прямого внесення без попередньої активізації, що значно інтенсифікувало технологічний процес, знизило вірогідність вторинної контамінації сторонньою мікрофлорою та забезпечило стабільну якість кисломолочного продукту. Кисломолочний продукт Біовіт виробляють термостатним та резервуарним способами з використанням типових ліній та обладнання для виробництва кисломолочних продуктів. Бактеріальний концентрат Старт вносять у кількості 5 г/т і ведуть процес ферментації протягом 7-8 годин за (382) оС до досягнення титрованої кислотності 70-75 оТ. Готовий продукт має однорідну злегка в`язку консистенцію, характеризується ніжним приємним чистим кисломолочним смаком з присмаском та ароматом внесених добавок і наповнювачів. Він містить на 30% і 15-20 % менше лактози і холестерину, відповідно, на 18% більше вільних амінокислот, що свідчить про його високі дієтичні властивості. Чисельність корисної мікрофлори складає не менше 106 КУО/мл живих функціонально активних біфідобактерій та 107 КУО/мл термофільних стрептококів. Термін зберігання продукту - 5 діб, що гарантує стабільність його функціональної активності. Кисломолочний продукт Біовіт - це продукт широкого вжитку без будь-яких вікових обмежень.

Використовуючи технологію виробництва сухих продуктів Лактовіт нами було виготовлено дослідну партію таблеткованої форми вуглеводного продукту з бактеріальним концентратом Старт-1. В кожній таблетці масою 0,50,1 г містилося (2,00,5).109 КУО біфідобактерій та (2,00,8).108 КУО термофільних стрептококів. Фізико-хімічні та санітарні показники відповідали нормативам, що були регламентовані для продуктів такого типу. Слід зазначити, що за кількістю біфідобактерій 1 таблетка відповідала 100 г кисломолочного продукту.

Клінічну ефективність цього продукту оцінювали за станом мікрофлори кишечника і імунного статусу дітей молодшого віку, які постійно проживають у зоні підвищеного радіаційного контролю. Ці випробування показали, що регулярне вживання продукту протягом 3 тижнів сприяло істотному поліпшенню кількісного і якісного складу кишкової мікрофлори обстежених дітей - зростанню чисельності біфідобактерій (у 100 і більше разів) та лактобактерій, зниженню кількості умовно патогенних ентеробактерій, стрептококів та дріжджоподібних грибів роду Candida. Паралельно встановлено нормалізацію важливих показників гомеостазу макроорганізму, відзначено тенденцію до підвищення фагоцитарної активності нейтрофілів та індексу фагоцитозу, стабілізації функціонального резерву нейтрофілів, нормалізацію показників місцевого імунітету в слині обстежених дітей. Такі зміни відображалася на клінічному стані дітей (поліпшення зовнішнього вигляду, зростання апетиту), зменшенні у них проявів хронічної інтоксикації. На підставі отриманих результатів було встановлено, що новий пробіотичний продукт Старт характеризується лікувальними властивостями і може використовуватися для підвищеня імунітету у дітей, що проживають у зонах радіаційного контролю.

Пробіотичний варіант заквашувальної композиції для йогурту СІ-2 створювали на основі характерних для цього кисломолочного продукту лактобактерій видів Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus і S. thermophilus з додатковим залученням Lb. acidophilus 20у. Залучення останнього істотно підвищило антагоністичний потенціал йогурту, що є гарантом успішної корекції мікрофлори травної системи споживачів. Заквашувальна композиція СІ-2 за біохімічними і технологічними характеристиками практично не відрізнялася від традиційної СІ-1. Вона характеризувалася стабільними видовим складом і активністю незалежно від складу молочної основи та забезпечувала характерні для йогурту органолептичні властивості.

Оскільки заквашувальну культуру СІ-2 створювали як препарат прямого внесення, опрацювання технологічних параметрів та режимів вели у напрямку збереження високої активності, швидкої реактивації сухого препарату та розчинності. Було встановлено, що інтенсивність нагромадження біомаси визначається співвідношенням С/N у ростовому середовищі. З його збільшенням активізуються утилізація вуглеводів та розвиток мікроорганізмів. Інтенсивність цих процесів залежить від типу застосованого білкового джерела (нативного білку або його гідролізату). Найліпшу стимулюючу дію на розвиток мікроорганізмів досліджуваної заквашувальної композиції справляло СЗМ - як додаткове джерело азоту (особливо для лактобацил) та як буферний агент.

Показано, що водночас зі збільшенням концентрації СЗМ скорочувалася тривалість латентного періоду та зростала максимальна швидкість росту культури. Значення макс складало 0,62 0,77 і 0,80 год-1 у варіантах з 1, 2 і 3% СЗМ, відповідно. Чисельність клітин лактобактерій на 4 годину культивування у варіанті з 1% СЗМ досягла (2,3±0,2).108 КУО/мл, тоді як у варіантах з 2 і 3% СЗМ відповідно (6,3±0,4).108 і (7,1±0,3).108 КУО/мл

Аналіз метаболічної активності культури показав істотне зниження її у стаціонарній фазі, що є небажаним для заквашувальних препаратів прямого внесення, отже термін нагромадження біомаси СІ-2 слід обмежити 8 год. Опрацювання режимів стабілізації біомаси показало, що найвищий ступінь виживання бактерій культури СІ-2 досягається, якщо частка сухого залишку сполук захисного середовища в бактеріальному препараті складає 40-60% від його маси. При цьому доцільно використовувати концентровані захисні середовища (18-20% сухих речовин). Це дозволяє зменшити обсяги вихідної суспензії біомаси до співвідношень 1:3-1:4 і знизити, таким чином, енерговитрати. Найліпшим для культури СІ-2 було захисне середовище, яке містило сахарозу, СЗМ, цитрат натрію та NaHCO3 у кількості 8, 5, 4,5 та 3,5%, відповідно. Воно забезпечувало виживання 96-98 % клітин молочнокислих бактерій під час ліофілізації та зберігання препарату, добру розчинність - 0,250,03 мл сирого осаду та обумовлювало високу реактивацію. Вміст мікрофлори в сухому заквашувальному препараті був не менше (1-2) 1011 КУО в 1 г.

Апробація заквашувального препарату СІ-2 показала, що йогурт отриманий з його застосуванням був не гіршим за традиційний і навіть мав щільнішу консистенцію. Оптимальна доза СІ-2 для заквашування складає 5 г/т молочної суміші і забезпечує тривалість сквашування 4,5-5,0 і 7,0-6,5 год за температур 42 і 37 оС, відповідно.

Відомо, що із молочнокислих бактерій йогурту протягом транзиту повз шлунок виживає лише 20-30 % [Isolauri et al., 2001]. Такі втрати можуть бути критичними і спричинити зниження функціонального впливу на організм людини. Вдалим на сьогодні рішенням гарантованої доставки біологічно активної мікрофлори до кишечника є використання желатинових капсул, оскільки вони стійкі до шлункового соку і розчиняються лише у товстому кишечнику. До того ж капсули - це споживча тара з чітко визначеним об`ємом, що гарантує точність дозування пробіотичної мікрофлори. Враховуючи високу біологічну активність йогуртової композиції СІ-2 було вирішено на її основі створити суху біологічно активну добавку (БАД) до раціону харчування у капсульній формі. Основною вимогою було забезпечення вмісту Lb. acidophilus не менше 1.108 КУО/г продукту. Технологічно це було реалізовано через нормалізацію за вмістом корисної мікрофлори сухого заквашувального препарату, виробленого за існуючою технологією СІ-2, або через її модифікацію. Останню здійснювали на стадії культивування шляхом підвищення вмісту СЗМ у ростовому середовищі до 3 % та збільшенням частки захисного середовища у суспензії з сирою біомасою. Характеристика БАД, отриманої за кожним із запропонованих варіантів, наведена в табл. 9.

Відомо, що мінімальна лікувальна доза бактерійного препарату становить 107 КУО/г. Маса бактеріального препарату в одній наповненій капсулі БАД дорівнює (1855) мг. У цій дозі міститься 1,2 -1,9 млрд. лактобактерій, в тому числі 0,6-0,8 млрд. Lb. acidophilus. Якщо одержану капсулу БАД оцінити як бактеріальний препарат, то в ній буде 60-80 лікувальних доз. Готова БАД зберігала високу біологічну активність - мінімальна бактерицидна доза для ентеропатогенних E. сoli, St. aureus та Pr. vulgaris склала 10, 10 і 100-500 мг, відповідно, і за 24 год культивування in vitro знижувала вміст холестерину в середовищі на 20-30% (посівна доза 0,1%, температура культивування - 37оС). Біологічно активну добавку до раціону харчування “Йогурт сухий в капсулах” рекомендовано МОЗ України як профілактичний засіб проти дисбактеріозу кишечника, харчової діареї та для відновлення мікрофлори після антибіотикотерапії. Завдяки здатності до зниження рівня холестерину вона може використовуватися для нормалізування ліпідного обміну.

Таблиця 9. Характеристика сухої БАД Йогурт сухий в капсулах, одержаної за різними способами

Примітка: А - нормалізація сухого концентрату вуглеводами; Б - збагачення ростового середовища сухим знежиреним молоком; В - збільшення кількості захисного середовища

Основною проблемою, що постає під час застосування заквашувальних культур, які містять біфідобактерії, є слабкий розвиток цих мікроорганізмів у молоці. Технологічно вона вирішується шляхом залучення різноманітних біфідогенних факторів. Такий підхід був реалізований нами для заквашувального концентрату Старт. Іншим шляхом є максимальне відтворення природних асоціативних зв`язків біфідобактерій на рівні композиційного складу закваски. Заквашувальна культура, створена таким чином, є стабільнішою і дозволяє отримувати продукт з бажаним вмістом біфідобактерій. Враховуючи це, до нової бактеріальної композиції залучали поряд із молочнокислими і біфідобактеріями також пропіоновокислі бактерій. Для цього використовували 3 штами біфідобактерій видів B.bifidum 4101, B.longum 4202 і B.adolensces 4400, високоактивний штам Lb. acidophilus 7 та продуцент вітаміну В12 штам P.freudenreichii ssp. shermanii Н-110. Оскільки для кисломолочного продукту обов'язковими є органолептичні характеристики, пробіотики комбінували зі штамами S. thermophilus 381,СТ-4 і 66, які мали відмінні технологічні властивості. Експериментально було визначено початкове співвідношення між біфідобактеріями, молочнокислими і пропіоновокислими бактеріями у композиції як 5:3:2. Цей варіант склав основу заквашувального препарату прямого внесення БАТП-Ф.

Для нагромадження біомаси використовували ростове середовище на основі гідролізату СЗМ з додаванням стимуляторів росту і мінеральних компонентів у таких концентраціях: 0,5% лактози, 0,5% натрію лимоннокислого, 2% КЕ, 1% СЗМ, 0,05% сірчанокислого заліза (Fe2+). Для забезпечення розвитку всіх складників композиції додатково вносили стерильні розчини 1% глюкози, 0,05% аскорбінової кислоти та 1% відновленого СЗМ.

Культивування вели у періодичному режимі з постадійним внесенням культур і одноразовим підживленням глюкозою та відновленим СЗМ на момент внесення молочнокислих бактерій за температури (381) оС та рН 6,8±0,2. На першій стадії вносили біфідобактерії і пропіоновокислі бактерії у кількості 5 і 2 об.%, відповідно, культивували протягом 6 год, додавали молочнокислі бактерії у кількості 3 об.% і продовжували нарощування ще 7-8 год. Вибрані умови забезпечували бажане збільшення чисельності кожного із компонентів заквашувальної культури БАТП-Ф.

На кінець культивування кількість клітин біфідобактерій і пропіоновокислих бактерій збільшилась у 33 і 10 разів, відповідно, а молочнокислих бактерій за 7 год - у 19,1 рази. Відокремлення біомаси, заморожування і сушіння здійснювали як у разі виробництва препарату Старт за винятком того, що використовували захисне середовище іншого складу та його співвідношення з БМ як 3:1. Експериментально визначено 2 режими зберігання готового препарату: за температури (4-6) оС - 6 місяців і за температури мінус 18 оС - 12 місяців. Розроблена технологія дозволяє отримувати бактеріальний препарат, який містить в 1 г (10,9-12,0).1011 КУО біфідобактерій, (4,8-5,5).1011 КУО S. thermophilus, (1,0-1,3).1010 КУО Lb. acidophilus та 1010 пропіоновокислих бактерій, його розчинність - 0,35 мл сирого осаду, активність (за терміном згортання молока) - 6,0 - 6,5 год.

Заквашувальну культуру БАТП-Ф розробляли для виробництва кисломолочного напою Фру-фру. Його виготовляють із натуральної сировини без використання стабілізаторів у такому асортименті - натуральний і фруктовий з різною жирністю (нежирний, з 2, 5% жиру та 3,2 % жиру). Фруктовий варіант продукту виробляють з використанням натуральних фруктових соків зі м`якоттю у доволі значній кількості - 25-30% від загальної маси продукту. Це технологічне рішення було новим для вітчизняних технологій (у попередніх технологіях частка фруктового наповнювача не перевищувала 10%)) і вимагало певного опрацювання операцій сполучення соку з кисломолочною основою. Як результат було одержано новий для України варіант кисломолочного продукту, а саме питний. Застосування такого підходу не тільки дозволило розширити смакову гаму ферментованого продукту, збагатити його унікальними біологічними інгредієнтами соку, підвищити біологічну активність, а також зменшити витрати молочної сировини.

Продукт Фру-фру виробляється термостатним та резервуарним способами, а його фруктовий варіант - лише резервуарним. Заквашувальна культура вноситься безпосередньо до підготовленої молочної основи у кількості 5-10 г/т, ферментування ведуть протягом 7-8 годин до досягнення титрованої кислотності (65-75)оТ. Для одержання фруктового продукту сквашену молочну основу (з температурою (20±5)оС) змішують з фруктовим соком зі м'якоттю у співвідношенні 70:30 - 75:25 та гомогенізують. Готовий продукт має приємний м`який кисломолочний смак, густу сметанну консистенцію без крупки та відділення сироватки. Фруктовий варіант має виражений присмак внесеного фруктового наповнювача і рідку, характерну для напоїв, консистенцію. Додаткове внесення передбаченого рецептурою цукру поліпшує його смак (табл. 10).

Таблиця 10. Характеристика лікувально-профілактичного напою Фру-Фру

Примітка: МКБ - молочнокислі бактерії, ББ - біфідобактерії, ПКБ - пропіоновокислі бактерії

Слід зауважити, що внесення фруктового соку і додаткова гомогенізація молочно-фруктової суміші знижують чисельність заквашувальної мікрофлори, але не нижче мінімальної фізіологічної норми (1.105КУО/мл). Продукт зберігає свої властивості за температури +5 оС протягом 5 діб. МОЗ України рекомендовано вживати кисломолочний продукт Фру-фру в профілактичних цілях для нормалізації мікрофлори кишечника, а також для допоміжної терапії при дисбактеріозах і хронічних гастроентероколітах. Таким чином, ферментований кисломолочний напій Фру-фру є продуктом нового покоління. У ньому акумулювано біологічний потенціал молока, пробіотиків (біфідобактерій, молочнокислих і пропіоновокислих бактерій) і пребіотиків (соки з м`якоттю), що забезпечує високий рівень функціональної активності продукту на організм споживача. Відповідно до сучасної класифікації функціональних продуктів - це синбіотичний функціональний продукт.

Бактеріальні препарати використовуються не тільки у харчовій промисловості, а й у ветеринарній практиці. Вихідним положенням, яким керувалися під час створення бактеріальної композиції для тварин, було те, що мікроорганізми, які залучатимуться до її складу, мають бути “тваринними” за походженням і задовольняти вимогам, що висуваються до пробіотиків. Оскільки новий препарат планувалося використовувати для телят раннього віку, перевагу віддали таким мікроорганізмам як біфідобактерії, молочнокислі і пропіоновокислі бактерії видів Lb. аcidophilus, B. аnimalis та Р. freudenreichii ssp. schermanii.

Опрацювання технологічних параметрів та режимів виробництва бактеріального концентрату Біфідин вели з урахуванням основних біологічних та технологічних характеристик його складників. Співвідношення між штамами у інокуляті за одночасного внесення культур складало 5:2:0,05, відповідно біфідобактерій, пропіоновокислих та лактобацил. У разі застосування постадійного культивування спочатку вносили 5 і 2 об.% біфідобактерій і пропіоновокислих бактерій і вирощували їх протягом 8 год, потім додавали 0,5 об.% ацидофільних паличок та продовжували нагромадження біомаси до сповільнення росту культури. Результати аналізу показали, що обидва способи дозволяють досягти достатньо високого виходу біомаси.

У лабораторних умовах було встановлено, що за 24 год спільного росту чисельність біфідобактерій зросла в 57 разів, пропіоновокислих та лактобактерій у 8 і 3300 разів і за умов постадійного культивування - у 125, 10 і 100 разів, відповідно. Ведення процесу з контролем рН дозволило підвищити вихід біомаси в 1,5 рази та скоротити тривалість нарощування біомаси до 15 год. Апробація встановлених режимів та параметрів у напівпромислових умовах показала повну відповідність до лабораторного регламенту.

Розроблена технологія дозволяє одержувати сухий бактеріальний концентрат, який містить у 1 г (0,6-5,8)*1011 життєздатних клітин біфідобактерій, (0,2-4,6)*1011 пропіоновокислих бактерій і (0,2-8,0)*109 ацидофільних паличок. Концентрат характеризується високою активністю - його бактерицидна доза для патогенних серотипів E. сoli, вилучених від телят, не перевершувала 10 мг. Гарантований термін зберігання за температури 4-6 оС та відносній вологості 80% - 6 місяців. Композиційний склад бактеріального препарату Біфідин та технологія його виробництва захищені патентом України. Бактеріальний концентрат Біфідин може використовуватися як біологічно активний препарат для попередження диспепсій у сільськогосподарських тварин та як заквашувальна культура для виробництва кормового лікувально профілактичного продукту.

Бактеріальний концентрат Біфідін є справжнім пробіотиком з підтвердженим лікувальним ефектом. Його згодовування новонародженим телятам у кількості 1 г одноразово до першого випоювання молозивом, забезпечувало спрямовану колонізацію кишечника тварин домінуючими видами нормального мікробного ценозу. Державним департаментом ветеринарної медицини Міністерства аграрної політики України було затверджено “Настанову по застосуванню Біфідину”, яка рекомендує використання цього пробіотику для корекції мікрофлори кишечника сільськогосподарських тварин у ранньому віці.З використанням бактеріального концентрату Біфідин розроблено лікувально-профілактичний кормовий продукт Біокорм.

Продукт виготовляється на основі вторинної молочної сировини - молочної сироватки, знежиреного молока, соєвого борошна та бурякової меляси. Технологією передбачається три варіанти продукту, що розрізняються за рецептурою кормової основи: на основі молочної сироватки без та з додаванням спеціальних добавок, Біокорм-1 та Біокорм-2, відповідно, і Біокорм-3 - на основі знежиреного молока. У варіантах Біокорм-1 і Біокорм-2 Біфідин використовують як заквашувальну культуру для приготування спеціального бактеріального збагачувача. Останній готують шляхом ферментації знежиреного молока за температури (37±1) оС протягом 10-12 годин і вносять до кормової основи в кількості 20 % від маси готового продукту. Основні характеристики одержаних варіантів продукту Біокорм подано у табл.11.

Таблиця 11. Фізико-хімічні показники кормового продуту Біокорм

Вміст корисної мікрофлори в кожному із варіантів продукту Біокорм складає для біфідобактерій - (2,0-2,5).107 КУО/г, молочнокислих бактерій - (3,0- 4,0).107 КУО/г і пропіоновокислих бактерій - 1.106 КУО/г. Така кількість заквашувальних мікроорганізмів є гарантом функціонального впливу на організм тварин. Готовий кормовий продукт містить від 5-9 % сухих речовин, 1,5-3,0 білка, 2,8-4,5% дисахаридів. Кислотність його коливається в межах від 58 до 65 оТ.

Кормова цінність продукту складає 0,16-0,18 к.о. і є вищою для Біокорму-2 та Біокорму-3, ніж для Біокорму-1.

Науково-господарські досліди з вивчення ефективності Біокорму при згодовуванні його молодняку сільськогосподарських тварин (телятам і поросятам) проведено відповідно до наказу Головної державної інспекції ветеринарної медицини України №15 від 06.05.98 за “Програмою та методикою науково-господарського досліду” та “Тимчасовою настановою по застосуванню Біокорму” № 15-14-123 від 06.05.98”. Встановлено, що під час згодовування кормового продукту Біокорм у дослідних групах поросят не спостерігали шлунково-кишкових захворювань. Середньодобовий приріст маси тіла у них був вищим, ніж у тварин контрольної групи 486,612,3 і 406,614,1 г, відповідно. Позитивні результати отримано також і для телят. Під час вживання продукту тваринами не спостерігали будь-яких ознак розладів функцій шлунково-кишкового тракту. Розвиток телят прискорювався на 1-2 місяці. Середньодобове збільшення ваги тіла у тварин, яким згодовували Біокорм-1, склало (540±15) г, Біокорм-2 - (710±20) г, тоді як в контрольній групі - (495±20) г. Отже, одержані результати свідчать, що Біокорм є ефективним засобом для лікування та профілактики шлунково-кишкових захворювань молодняка великої рогатої худоби різних вікових груп і сприяє підвищенню резистентності організму, збільшенню ваги та загальному розвитку тварин. Під час його використання зникає потреба застосування антибіотиків, що, по-перше, запобігає забрудненню продуктів тваринництва ними і, по-друге, знижує додаткові витрати коштів на їх придбання.

Державним департаментом ветеринарної медицини МАП України затверджено та рекомендовано до впровадження у господарствах відповідного профілю Настанову щодо застосування нового кормового продукту, в якій регламентовано дозу продукту, періодичність годування та вік тварин. Зокрема, Біокорм-1 і Біокорм-3 призначаються для годівлі свиней всіх вікових груп, починаючи з п`ятиденного віку, молодняка великої рогатої худоби - з десятиденного віку, Біокорм-2 - для свиней з трьохтижневого віку та молодняка великої рогатої худоби з місячного віку.

ВИСНОВКИ

Обґрунтовано та визначено напрями розробки нових для України бактеріальних концентратів та заквашувальних препаратів для забезпечення виробництва функціональних харчових та кормових продуктів. Результатом роботи було створення та впровадження у виробництво високоефективних технологій біологічно активних бактеріальних концентратів для сухих таблеткованих продуктів та новітніх технологій заквашувальних препаратів прямого внесення для ферментованих молочних продуктів спеціального призначення.

Вперше проведено оцінку промислових штамів молочнокислих бактерій із колекції ТІММ за вимогами, що висуваються до пробіотиків. Як перспективні було відібрано 13 штамів, що показали стійкість до 3-5 інгібіторів, - L. lactis subs. lactis 45, S. salivarius subsp. thermophilus 36-8, 27с, 74 i 30, Lb. acidophilus 20у, 38, 43с, 5DC а з біфідобактерій - B. adolescentis 4400, B. bifidum 4101 та B. longum 4200.

У результаті цілеспрямованого пошуку з організму людини та телят було вилучено і одержано в чистій культурі 7 штамів молочнокислих бактерій L. lactis subsp. lactis 3, S. salivarius subsp. thermophilus 66, СТ-4 та 381, Lb. acidophilus 3112 i 7, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus 40 та 2 штами біфідобактерій B. longum 352 і B. animalis 135, які за біологічною активністю можна класифікувати як пробіотичні. Штами B. longum 352 і Lb. acidophilus 7 як найактивніші захищено патентами.

Досліджено відношення молочнокислих та біфідобактерій до активної кислотності середовища та кисню. Визначено, що штами кишкового походження характеризуються високою аеротолерантністю та кислоторезистентністю до HCl (рН 3) і молочної кислоти (рН 4). Резистентність до HCl гарантує збереження життєздатності мікроорганізмів під час транзиту повз шлунок, а аеротолерантність та стійкість до молочної кислоти забезпечує їхній високий технологічний потенціал.

Узагальнено роль фізико-хімічних властивостей поверхні молочнокислих та біфідобактерій у адгезії до епітеліальних клітин. Як скринінговий метод запропоновано використовувати спрощені моделі адгезії до н-гексадекану та скляних гранул. Показано, що пробіотичні штами здатні закріплюватися як на епітелії кишечника, так і гортані.

Визначено компонентний склад і створено 3 нові пробіотичні композиції для сухих функціональних продуктів на основі видів молочнокислих бактерій, що використовуються у виробництві класичних ферментованих продуктів - АЛТ (L. lactis 3, S. thermophilus штами 36-8 і 27с, Lb. acidophilus штами 20у і 38с), лактобацил і кишкового ентерококу - АФ (Lb. acidophilus 20у, E. faecium К-77) та молочнокислих і біфідобактерій - БМК (B. longum 352, S. salivarius ssp. thermophilus 27с і Lb. acidophilus 20у).

Показано можливість і шляхи розширення функціональної активності заквашувальних культур через модифікацію традиційних заквашувальних культур та створення нових оригінальних за складом мікроорганізмів композицій зі залученням штамів пробіотиків, що було реалізовано у технологіях нових бактеріальних препаратів СІ-2, Старт, БАТП-Ф і Біфідин.

Опрацьовано режими та параметри технологічного процесу одержання бактеріальних концентратів для сухих пробіоз-продуктів, які забезпечують високу чисельність пробіотичних мікроорганізмів (не менше 1011 КУО/г) та біологічну активність (бактерицидна доза < 10 мг).

Встановлено, що особливістю технологій бактеріальних концентратів та заквашувальних препаратів, до складу яких залучено біфідобактерії, є метод постадійного внесення компонентів інокуляту.

Вперше розроблено вітчизняні технології заквашувальних препаратів прямого внесення для ферментованих молочних продуктів. Удосконалено склад ростового середовища та визначено параметри нагромадження біомаси композицій. Показано, що стандартизація середовищ за вмістом розчинного білка та вуглеводів дозволяє скоротити тривалість нарощування культур до 8 - 9 год, а використання 1-3% сухого знежиреного молока підвищує вихід біомаси у 3-4 рази та загальну чисельність заквашувальної мікрофлори у 10 разів.

Досліджено умови стабілізації біомаси бактеріальних композицій. Показано, що концентровані захисні середовища (18-19% сухих сполук) разом з білковими компонентами поживного середовища (загальною часткою у сухому продукті 40--60% його маси) гарантують виживання 97-99% бактерій під час сублімації та стабільність під час зберігання. Термін придатності до використання за температури від 0 до 6 оС складає шість місяців, за температури мінус 18 оС - один рік. Залучення до складу захисних середовищ 3,0-3,5% NaHCО3 забезпечує розчинність сухих препаратів заквашувальних культур на рівні 0,5-0,8 мл сирого осаду.

Досліджено закономірності функціонування одержаних заквашувальних препаратів при прямому внесенні до молочної основи. Встановлено, що оптимальною є доза препарату 5-10 г/т. Показано, що забезпечення концентрації біфідобактерій у кисломолочних продуктах не нижче регламентованої для пробіотичних продуктів (107 КУО/г) вирішується як на рівні композиційного складу заквашувальної композиції, так і за рахунок рецептурного складу молочної основи.

Розроблено як альтернативний варіант відповідного кисломолочного продукту нову біологічно активну добавку до раціону харчування Йогурт сухий в капсулах, в 1г якої міститься не менше 1.108 КУО пробіотичних мікроорганізмів. Така кількість є гарантом високої функціональної активності БАД при розладах кишкової мікрофлори.

У клінічних випробуваннях підтверджено функціональний вплив сухих таблеткованих та кисломолочних функціональних продуктів на організм людини та тварин. Розроблено рекомендації щодо застосування цих продуктів як лікувально-профілактичних засобів при дисбактеріозах різного ступеня.

На основі проведених досліджень розроблено 8 нормативних документів на бактеріальні препарати АЛТ, АФ, БМК, СІ-2, Старт, БАТП-Ф і Біфідин для виробництва функціональних продуктів, 1 - на біологічно активну добавку Йогурт сухий в капсулах та 3 - на функціональні продукти Біовіт, Фру-фру і Біокорм.

Технології заквашувальних препаратів та продуктів впроваджено у виробництво на Державному дослідному підприємстві бактеріальних заквасок ТІММ (ДДПБЗ) та молочних заводах України. Річний економічний ефект від впровадження технологій препаратів прямого внесення склав 19080 порцій в рік загальною вартістю 160272. Очікуваний економічний ефект прогнозується на рівні 500 тис. порцій на рік загальною вартістю близько 4 млн. грн., а у разі їхнього використання у виробництві ферментованих продуктів - від 15 до 20 грн. з 1 т продукту.

Технологію БАД Йогурт сухий в капсулах налагоджено на ДДПБЗ у 2002 році. Поточний обсяг виробництва продукту складає 200 пакувань на місяць. У 2004 році планується збільшення випуску у 1,5 рази.

Випуск та реалізацію сухих таблеткованих продуктів серії Лактовіт організовано та налагоджено ТОВ “Біостім”. Річна потреба у бактеріальних концентратах для забезпечення виробництва таблеткованих продуктів Лактовіт становить 300 тис. лікувальних доз в рік, що забезпечує профілактику і лікування близько 4 тис. осіб. Соціальний ефект від впровадження продуктів полягає в оздоровлені населення дорослих і дітей, які потерпають від дисфункцій органів травлення та дисбактеріозів різного ступеня складності.

ПУБЛІКАЦІЇ ЗА ТЕМОЮ ДИСЕРТАЦІЇ

1. Кигель Н.Ф. Новый бактериальный концентрат на основе молочнокислых бактерий для сухих биологических продуктов // Вісник аграрної науки. - 1998. - № 8. - С. 68-71.

2. Кігель Н.Ф. Особливості технології виробництва бактеріального концентрату БМК для біологічних продуктів // Вісник аграрної науки. - 1999. - № 7. - С. 62-65.

3. Кігель Н. Новий бактеріальний препарат “Біфідин” для тварин та його біологічні властивості // Ветеринарна медицина 1999. - № 10. - С. 8-9.

4. Кигель Н.Ф. Новый бактериальный препарат “АФ” на основе молочнокислых бактерий и его биологические свойства // Мікробіол. журнал. - 2000. - 62, № 3. - С. 49-55.

5. Кігель Н.Ф. Властивості заквашувальної культури Старт // Вісник аграрної науки. - 2001. - № 2. - С. 58-61.

6. Кигель Н.Ф. Технологии кисломолочных продуктов функционального питания // Промышленная теплофизика. - 2002. - 24, Приложение к № 2. - С. 34-43.

7. Марушко Ю.В., Кигель Н.Ф., Рожанская А.М., Жолобак Н.М. Изучение микробного ценоза миндалин у здоровых и часто болеющих детей // Микробиол. журнал. - 1999. - 61, № 2. - С. 74-78.

8. Чернишова Л.І., Поліщук О.І., Кігель Н.Ф., Фадеєва Л.В. Імунний статус та мікробіоценоз кишечника у дітей, які проживають в зоні радіаційного контролю, після застосування функціонального продукту // Імунологія та алергологія. - 1999. - № 1-2. - С. 154-159.

9. Єресько Г., Гуляєв-Зайцев С., Кігель Н., Тарадій Г.К. Левитська Н. “Лактовіт білковий” - продукт нового покоління // Харчова і переробна промисловість. - 1999. - №9. - С. 18-19.

10. Ересько Г.А., Кигель Н.Ф., Седина С.А., Науменко О.В., Лукьянчук В.А., Мацелюх Б.П. Получение протопластов стартовых культур лакто- и бифидобактерий с использованием лизоцима для селекции промышленных штаммов // Вісник аграрної науки. - 1999. - № 10. - С. 66-68.

11. Романчук И.О., Насырова Г.Ф., Кигель Н.Ф. Повышение выживаемости бактериальных культур в процессе производства лиофилизированных препаратов // Вісник аграрної науки. - 1999. - № 11. - С. 63-65.

12. Потемська О.І., Ушакова В.В., Рожанська О.М., Кігель Н.Ф. Антагоністична активність як критерій відбору культур молочнокислих та біфідобактерій // Харчова і переробна промисловість. - 2000. - № 1. - С. 17-19.

13. Ересько Г.А., Кигель Н.Ф., Шитова Л.А., Насырова Г.Ф., Романчук И.О. Новый заквасочный препарат в производстве йогурта // Вісник аграрної науки. - 2000. - № 9. - С. 52-54.

14. Єресько Г.О., Гуляєв-Зайцев С.С., Кігель Н.Ф., Левитська Н.Г., Тарадій Г.К. Таблетковані продукти “Лактовіт” і “Лактовіт Ф” та особливості технології їх виробництва // Вісник аграрної науки. - 2001. - № 6. - С. 66-68.

15. Романчук І.О., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Нова заквашувальна культура для сметани ССК та особливості її використання // Харчова і переробна промисловість. - 2001. - № 6. - С.10-11.

16. Кігель Н.Ф., Романчук І.О., Єресько Г.О., Годовіченко О.Г. Новий пробіоз-продукт “Йогурт сухий в капсулах” // Вісник аграрної науки. - 2001. - № 8. - С. 63-65.

17. Чернишова Л.І., Лапій Ф.І., Задорожня В.І., Зубкова Н.Л., Поліщук О.І., Макосій Н.Г., Кігель Н.Ф., Вдовенко Р.Т. Вивчення ад`ювантних властивостей молочнокислих бактерій при ревакцинації оральною поліомелітною вакциною в плацебо-контрольованому дослідженні / The collection of scientific works of the staff members of P/L/Shupyk KMAPE. - 2001. - Tenth edition, book 1. - 337-342.

18. Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф., Брик Г.Б. Біокорм для молодняка сільськогосподарських тварин // Вісник агарної науки. - 2001. - № 11. - С. 66-67.

19. Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф., Брик Г.Б. Кормовий лікувально-профілактичний продукт “Біокорм” для молодняку сільськогосподарських тварин // Науковий вісник Львівської державної академії ветеринарної медицини імені С.З.Гжицького. - 2001. - 3. - № 2. - С. 66-68.

20. Кігель Н.Ф., Левитська Н.Г., Амелічева Л.В. Таблеткований продукт Лактовіт Ф та його вплив на організм дитини // Вісник агарної науки. - 2001. - № 12. - С. 60-62.

21. Потемська О.І., Кігель Н.Ф., Тарадій Г.К. Заквашувальна культура БТП-Ф для спеціального молочного напою змішаної ферментації та її властивості // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2001. - № 37 - С. 157-162.

22. Романчук І.О., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Вплив умов ферментації на біотехнологічні показники йогуртів // Науковий вісник Національного аграрного університету. - 2001. - № 40 - С. 185-189.

23. Кігель Н.Ф., Насирова Г.Ф. Критерії відбору заквашувальних культур // Вісник агарної науки. - 2002. - № 2. - С. 58-60.

24. Кігель Н.Ф., Рожанська О.М., Науменко О.В. Дослідження in vitro холестеразної активності лакто- і біфідобактерій як критерій відбору пробіотичних штамів // Вісник агарної науки. - 2002. - № 8. - С. 59-62.

25. Потемська О., Кігель Н., Тарадій Г. Заквашувальна культура для ряжанки // Харчова і переробна промисловість. - 2002. - № 9. - С. 25-27.

26. Левитська Н.Г., Кігель Н.Ф., Амелічева Л.В., Соломко Г.І. Харчова і біологічна цінність сухого таблеткового продуту “Лактовіт білковий” // Вісник аграрної науки. - 2003. - № 3. - 57-59.

27. Кігель Н.Ф., Науменко О.В., Зубкова Н.М. Гідрофобність та адгезивні властивості деяких штамів промислових молочнокислих бактерій // Вісник аграрної науки. - 2003. - № 4. - С. 61-65.

28. Науменко О.В., Жукова Я.Ф., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Вплив терміну зберігання на властивості функціональних молочних продуктів // Молочна промисловість. - 2003. - № 2(5). - С. 34-36.

29. Єресько Г.О., Кігель Н.Ф., Жоган Г.В. Кислоторезистентність промислових штамів молочнокислих бактерій // Вісник аграрної науки. - 2003. - № 9. - С. 63-66.

30. Патент 23320 А. С12N 1/20, А23 С9/12. Штамм Bifidobacterium longum, який використовується у виробництві бактеріальних препаратів та ферментованих молочних продуктів / С.А.Сєдіна, С.В.Довженко, О.А.Науменко, Н.Ф.Кігель. - Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4.

31. Патент UA 51770 С2, С12N 1/20// (C12N 1/20, C12R 1:23). Штам бактерій Lactobacillus acidophilus, що використовується у виробництві заквашувальних культур та функціональних молочних продуктів / Н.Ф. Кігель, Г.К.Тарадій. - Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12.

32. Патент 39508 А Україна, МКІ А 23 С 9/123, С 12 N 1/20. Спосіб одержання йогурту сухого в касулах / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, І.О.Романчук, О.Г.Годовіченко. - Опубл. 15.06.2001, Бюл. № 5.

33. Патент 20648 А. А61К 35/66, А61К 38/02. Сухий молочний таблеткований продукт “Лактовіт білковий” для лікувально-профілактичного харчування та спосі б його одержання / Г.А.Ересько, Н.Ф.Кігель, С.А.Седина, С.С.Гуляєв-Зайцев, Н.Г. Макосій. - Опубл. 27.02.98, Бюл. №1.

34. Патент 22774 А А61К 35/66, А61К 47/26. Сухий вуглеводний продукт лікувально-профілактичної дії “Лактовіт” / С.С.Гуляєв-Зайцев, Н.Г.Макосій, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Г.О. Ересько. - Опубл. 30.06.98, Бюл. № 3.

35. Патент 22655 А С12N 1/20, А23 С23/00. Бактеріальний концентрат “Старт”, що використовується для одержання функціональних продуктів / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, О.М.Рожанська. - Опубл. 07.04.98, Бюл. № 3.

36. Патент 24770 А. С 12 N 1/20; А 23 К 1/18. Спосіб одержання бактеріального концентрату “Біфідин” для кормових продуктів / Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Н.О. Вергелесова. - Опубл. 25.12.98, Бюл. № 6.

37. Патент UA 24636 А, С12N 1/20; А23 С9/12. Спосіб одержання бактеріального концентрату БМК для виробництва продуктів функціонального харчування / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, С.А.Сєдіна. - Опубл. 30.10.98, Бюл. №5.

38. Деклараційний патент 30729 А Україна, А 23 С 9/12. Спосіб одержання сухого бактеріального препарату для ферментованих молочних продуктів / Г.О.Єресько, Г.Ф.Насирова, І.О.Романчук, Н.Ф.Кігель. - Опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1.

39. Деклараційний патент 33321 А Україна, С 12 N 1/20. Спосіб одержання кисломолочного продукту “Біовіт” / Г.О.Єресько, Л.В.Масіч, О.В.Вознюк, Н.Ф.Кігель, Н.Л.Звягінцева, В.В.Коптєва. - Опубл. 29.12.1999, Бюл. № 8.

40. Деклараційний патент 521221 А Україна, А23С9/12. Спосіб виробництва кисломолочного продукту / Г.О.Єресько, Л.А.Млечко, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Н.О.Вергелесова. - Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12.

41. Патент 57022. А 23 С 11/00; А 23 К 1/08. Спосіб виробництва кормового продукту “Біокорм” / Г.О.Єресько, Г.Б.Брік, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, В.М.Самойчук - Опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6.

42. Оксамитний М.К., Тютюн О.I., Кiгель Н.Ф., Тарадiй Г.К. Мiкроби- антагонiсти збудникiв шлунково кишкових захворювань тварин // Збiрник статей науково-практичноi конференцii “Збереженнiсть молодняка с/г тварин - запорука розвитку тваринництва України”. - Харкiв, 1994 р. - С. 106-108.

43. Романчук І.О., Кігель Н.Ф., Годовіченко О.Г. Нові види вітчизняних заквашу вальних препаратів // Наукові праці УДУХТ. - Київ: УДУХТ, 2001. - № 10. - С. 35.

44. Потемська О.І., Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф. Визначення технологічних параметрів виробництва кисломолочного продукту на основі заквашу вальної культури БТП-Ф // Наукові праці УДУХТ. - Київ: УДУХТ, 2001. - № 10. - С. 35-36 .

45. Шитова Л.А., Сєдiна С.А., Кiгель Н.Ф. Технологiя вершкового йогурту // Тези доп. Всеукраiнськоi науково-технiчноi конференцii "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Киiв, 17-20 жовтня 1995 р. С. 177.

46. Єресько Г.О., Сєдiна С.А, Довженко С.В., Кiгель Н.Ф. Новий бактерiальний концентрат для продуктiв дитячого харчування // Тези доп. Всеукраiнськоi науково-технiчноi конференцii "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Киiв, 17-20 жовтня 1995 р. С.164.

47. Єресько Г.О., Кiгель Н.Ф., Тарадiй Г.К., Макосiй Н.Г. Розробка технології виробництва пробіоз-продуктів на основі молочнокислих мікроорганізмів для дитячого та дієтичного харчування // Матерiали науково-практичноi конференцii "Науково-технологiчне забезпечення збiльшення виробництва конкурентоспроможних продуктiв для дитячого харчування". - Одеса, 1995. С. 70.

48. Єресько Г.О., Сєдiна С.А., Довженко С.В., Кiгель Н.Ф. Новий бактерiальний концентрат для продуктiв дитячого харчування // Тези доп. Всеукраїнської науково-технiчної конференцiї "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Київ, 17-20 жовтня 1995 р. - К.: УДУХТ, 1995. - С.164.

49. Kirik D., Shablovskaja E., Selnikova O., Polishuk E., Pinchuk I., Kigel N. Prospects for use of the new lactobacteria-based product in treatment and prevention of intestinal infection // Abstracts of the World Congress of Pediatric Infectious Diseases. 5th Interamerican Congress of Pediatric Infectious Diseases. - September 4-7, 1996. Convention Center. Acapulco, Gro.Mexico. - P. 40-41.

50. Макосій Н.Г., Гуляєв-Зайцев С.С., Кігель Н.Ф., Тарадій Г.К. Розроблення технології виробництва продуктів типу “Лактовіт” // Тез. доп. Міжнародної науково-технічної конференції “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”, м. Київ, 21-24 жовтня 1997 р. - К.: УДУХТ, 1997. - С. 71.

51. Polishchuk E., Kigel N. New probiotic product and correction of microecological disorders in children // Bioscience and microflora. - 1997. - 16, № 2. - P. 29.

52. Чернишова Л.І., Сельникова О.П., Поліщук Є.І., Галазюк Л.В., Лапій Ф.І., Кігель Н.Ф. Взаємозв'язок нормальної мікрофлори та системи фагоцитозу у дітей / Труди ІІ-ї конференції Асоціації дитячих лікарів України “Лікувально-профілактичне харчування та пробіотики в педіатрії” 1-3 червня 1998 р. Київ. - C. 131.

Размещено на Allbest.ru