Investigation of the immobilization of probiotics as a method for their protection and delivery to the human gastrointestinal tract | Исследование иммобилизации пробиотиков как метода их защиты и доставки в желудочно-кишечный тракт человека

English. The relevance of research is the experimental and analytical justification of the effectiveness of the joint use of biopolymers of animal and plant origin as a substrate in the process of immobilization of the association of probiotic cultures. Researches are executed in specialized laboratories of the universities: Omsk State Agrarian University, Saratov State Agrarian University, and North Caucasian Federal University. In the form of a substrate there were used: gelatin, chi-carrageenan, low-etherified pectin, and modified starch; as bioobjects there are selected: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium Lactis, Streptococcus thermophilus. To obtain reliable and complete characteristics, a set of research methods was used in the work: physicochemical, sensory, and microbiological. Investigation of immobilization allowed determining the optimal ratio of biopolymers as a carrier (substrate): pectin and gelatin, as 2:1; the total concentration of solids of the carrier solution (20.0 ± 0.5) % by weight. The total number of viable cells of probiotic microorganisms in membranes (plates) is an average of lg (11.0 ± 0.55). In order to extend the shelf life, the membranes were dried in a freeze dryer, with parameters: the temperature of the frozen product (–25 deg C) and the residual pressure in the sublimate 0.013–0.133 kPa. Immobilization by microencapsulation of the association of probiotic cultures of L. acidophilus, B. Lactis and S. thermophilus into a gel of biopolymers: gelatin food, pectin gene LM 106 AS-YA, starch in a ratio of 5:1:1 was studied by microencapsulation. The obtained microcapsules were studied in imitated gastric and intestinal conditions, while the number of viable probiotic cells was determined at different times of their degradation. It was established that 20–25% of viable cells of probiotics were released from capsules in the "artificial stomach" phase, 75–80% in the "artificial bowel" phase. Innovative biotechnologies of milk based products for specialized nutrition are presented.

Russian. Актуальность исследований заключается в экспериментально-аналитическом обосновании эффективности совместного использования биополимеров животного и растительного происхождения в качестве подложки в процессе иммобилизации ассоциации пробиотических культур. Исследования выполнены в лабораториях университетов: Омского ГАУ, Саратовского ГАУ, СКФУ. В виде подложки использовались: желатин, хи–каррагинан, низкоэтерифицированный пектин, модифицированный крахмал; в качестве биообъектов выбраны: Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium lactis, Streptococcus thermophilus. Для получения достоверных и полных характеристик в работе применялся комплекс методов исследований: физико-химических, сенсорных, микробиологических. Исследование иммобилизации позволило определить оптимальное соотношение биополимеров в качестве носителя (подложки): пектин и желатин, как 2:1; общую концентрацию сухих веществ раствора носителя (20,0 ± 0,5)%. Общее количество жизнеспособных клеток пробиотических микроорганизмов в мембранах (пластинах) составляет в среднем lg (11,0 ± 0,55). С целью продления срока, годности мембраны высушивали на сублимационной сушилке при параметрах: температура замороженного продукта (–25 град. С) и остаточное давление в сублиматоре 0,0133–0,133 кПа. Изучена иммобилизация микрокапсулированием ассоциации пробиотических культур L. acidophilus, B. lactis и S. thermophilus в гель биополимеров: желатин пищевой, гену пектин LM 106 AS-YA, крахмал в соотношении 5:1:1. Полученные микрокапсулы исследованы в имитированных желудочных и кишечных условиях. При этом определялось количество жизнеспособных клеток пробиотиков при различном времени их деградации. Установлено, что 20–25% жизнеспособных клеток пробиотиков было выпущено из капсул в фазе "искусственный желудок", 75–80% – в фазе "искусственного кишечника". Приведены инновационные биотехнологии продуктов на молочной основе для специализированного питания.