Аннотация результатов, полученных в 2019 году
Проведена оценка биопотенциала и пребиотических свойств натуральных биологически активных добавок к пище – муки зародышей пшеницы «Витазар», селенированного ксантена «Селексен», продуктов глубокой переработки лиственницы даурской – арабиногалактан («Фларабин») и дигидрокверцитин («Флавоцен»), топинамбура «Инулин» и перспектив использования их в составе композиции. Обоснован выбор консорциумов пробиотических микроорганизмов: № 1- Str. thermophilus, L. Сasei subsp. Rhamnosus; № 2- Str thermophilus, L acidophilus, L. plantarum, L. fermentum; № 3 – Str. thermophilus, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis; № 4 – Str. thermophilus, L. Сasei subsp. Rhamnosus, L. acidophilus, L. plantarum, L. fermentum, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis. Установлено оптимальное стартовое количество заквасочных культур, которое составило 0,024 млрд активированных клеток/кг, свыше которого рост количества пробиотических микроорганизмов в продукте не был отмечен. Выявлено нормативное время ферментации - 12-14 часов с достижением микробного числа – не менее 10 в 9 степени КОЕ/мл, титруемой кислотности - 75-100 ºТ, активной кислотности – 4,8-5,3 ед. Исследование процесса ферментации молочных, сывороточных и безмолочных систем, содержащих растительные композиции в диапазоне концентраций 3-30 % показали активация процесса биосинтеза массы пробиотических микроорганизмов, сокращение продолжительности технологического цикла на 2-4 часа при достижении концентрации пробиотических микроорганизмов 10 в 9 степени КОЕ/г, титруемой кислотности 75-95 ºТ, активной кислотности 4,55-4,65. Зафиксировано повышение массовой доли белка, витаминов группы В (В3, В6, В9), А, D и E, минеральных веществ (Zn, Mn, Fe, Ca, K, P, Se), антиоксидантной активности в 8-10 раз. Установлено влияние кратности дезинтеграционно-волнового диспергирования (при линейной скорости 300 м/сек и слабо модулирующем воздействии СВЧ-КВЧ излучения) на микроструктуру нанопорошков исследуемой композиции, используемых в качестве питательного субстрата. Установлено сокращение времени лаг-фазы до 1-1,2 часов, активизация экспоненциальной фазы процесса, и достаточно длительный период фазы замедления роста и стабильного состояния биосистемы с сохранением концентрации пробиотических микроорганизмов не менее 109 КОЕ/г. В процессе ферментации при достижении микробного числа 10 в 9 степени КОЕ/г, и последующем термостатировании в течение 16-18 часов отмечено возрастание концентрации на 30-70% изолейцина, метионина, глутаминовой кислоты, гистидина, серина, валина, треонина при ферментации консорциумом B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, B. Bifidum, для остальных консорциумов также отмечена положительная динамика. Для оценки активности синтеза полисахаридов консорциумами пробиотических микроорганизмов проведено исследование состояния влаги в ферментированных пробиотических продуктах методом дифференциально-термического анализа. Полученные результаты позволяют констатировать изменение экзополисахаридной активности у исследуемых консорциумов пробиотических микроорганизмов. Выявлено смещение диапазонов эндотермических эффектов, свидетельствующее о ступенчатом удалении влаги, в соответствии с изменениями форм и энергий ее связи с биополимерами опытных образцов. Процесс дегидратации в опытных образцах, культивированных при пониженных температурах (30-32 ºС), происходит в более широком температурном интервале, что свидетельствует о повышении метаболической активности и содержания связанной влаги в системах в 1,74-2,43 раза и обусловлено более интенсивным синтезом экзополисахаридов пробиотическими микроорганизмами. Исследовано влияние консорциумов лактобактерий и бифидобактерий на продолжительность жизни шмелей. Для исследования влияния лактобактерий и бифидобактерий консорциумы добавляли в пыльцевую пасту. Средняя продолжительность жизни шмелей в контрольной группе составила 54,3±3,5 (p<0,05) суток, а в группе, питавшихся кормом с добавление лактобактерий 64,0±3,5 (p<0,05) суток, что на 18,5% выше, чем в контрольной группе. В группе шмелей, получавших корм с добавлением бифидобактерий и смеси лактобактерий и бифидобактерий, значимых эффектов не зафиксировано. Оценку полетной активности шмелей показала, что в контрольной группе шмелей среднее время, проведенное шмелями в процессе полета, составило 553±22 сек (9 мин 13 сек). В группе шмелей, которые потребляли корм с добавлением лактобактерий продолжительность полета составила 567±43 сек, с добавлением бифидобактерий 511±54 сек, с добавлением лактобактерий и бифидобактерий 541±29 сек. Полученные результаты свидетельствуют об отсутствии увеличения продолжительности полета. Было проведено секвенирование содержимого кишечника шмелей, которые питались пыльцевым кормом с добавлений лактобактерий и бифидобактерий на платформе Ion torrent PGM. В результаты в кишечнике шмелей были идентифицированы следующие таксоны бактерий: Lactobacillus sp., Streptococcus salivarius, Escherichia coli, Bifidobacterium sp., Staphylococcus aureus, Bacillus thuringiensis, Aquabacterium sp., Aeromonas sp., Propionibacterium acnes, Methylobacterium sp., Clostridium sp., Acinetobacter baumannii, Peptostreptococcus sp., Moellerella wisconsensis, Paracoccus sp., Noviherbaspirillum sp., Mesorhizobium sp., Sphingomonas sp., Enterococcus sp., Moellerella wisconsensis, Proteus mirabilis, Macrococcus equipercicus, Corynebacterium sp., Lactococcus sp. Было установлено, что в контрольной группе шмелей наблюдалось повышенное количество условно-патогенной бактерии Escherichia coli, также были выявлены условно-патогенные бактерии Bacillus thuringiensis, Proteus mirabilis и Enterococcus sp. Применено высокопроизводительное секвенирование на платформе Ion torrent PGM и секвенирование методом Сэнгера отдельных бактериальных колоний для исследования бактериального состава сливочного масла. Проанализирован 21 образец коммерчески доступных марок сливочного масла. Идентифицированы в общей сложности 94 варианта последовательности ампликона (ASV), соответствующих различным таксонам бактерий. Наиболее распространенными молочнокислыми бактериями в масле были Lactobacillus kefiri, Lactobacillus parakefiri, Lactococcus taiwanensis и Lactococcus raffinolactis. В большинстве образцов масла были обнаружены условно-патогенные микроорганизмы, такие как Bacillus cereus, Pseudomonas aeruginosa, Cronobacter spp., Escherichia coli, Listeria innocua, Citrobacter spp., Enterococcus spp., Klebsiella pneumonia. Анализируемые образцы масла были наиболее сильно загрязнены бактериями из группы Bacillus cereus. Классическое секвенирование ДНК методом Сэнгера показало наличие Cronobacter sakazakii в масле, что свидетельствует о том, что сливочное масло может быть опасно для детей в возрасте до 1 года.

Аннотация результатов, полученных в 2020 году
Получены результаты экспериментальных исследований процесса ферментации консорциумами пробиотических микроорганизмов водных, сывороточных и молочных систем, содержащих растительные биокорректоры - муку семян амаранта, тыквы, льна, отруби пшеничные, овсяные, рисовые и их композиций в диапазоне концентраций 3-10 % с достижением микробного числа не менее 10 в 9 степени КОЕ/мл, отмечен синергетический эффект для композиций добавок. Зафиксирована активация процесса биосинтеза массы пробиотических микроорганизмов, сокращение продолжительности технологического цикла на 1-3 часа при достижении концентрации пробиотических микроорганизмов 10 в 9 степени КОЕ/мл, титруемой кислотности 82-97 ºТ, активной кислотности 4,65-4,80. Данные свойства сохранялись в течение 16-18 суток хранения при 4-6 ºС. В ферментированных продуктах зафиксировано повышение массовой доли белка, витаминов A, D, E, B1, B5, B9, K, минеральных веществ Ca, Fe, Zn, P, Mn, Se, по сравнению с контролем. Распределение аминокислот при термокислотной коагуляции между коагулятом и сывороткой свидетельствовало о преимущественном переходе аминокислот микробного происхождения в коагулят, в сыворотку отмечен преимущественный переход микробных экзополисахаридов - ценных продуктов метаболизма пробиоты. В результате проведенных исследований получены характеристики активности синтеза влагосвязывающих веществ консорциумами пробиотических микроорганизмов и их сохранение при охлаждении и хранении биомассы при 4-6 ºС, за 24 часа термостатирования при данных условиях масса сухого остатка возросла с 8,30 до 15,70 %, установлено увеличение доли связанной в различных формах влаги с 11,30 % до 12,90 %, при следующих условиях ферментации: 30-33 ºС, продолжительность термостатирования 5-6 часов, последующим подогревом до 38-41 ºС, продолжительность 5-6 часов, с последующим охлаждением до 4-6 ºС. Проведена оценка влияния пробиотических микроорганизмов в повышении антигипоксантных свойств целевых биологически активных веществ нутриентов растительного происхождения на примере студентов и преподавателей инженерного ВУЗа в возрасте от 16 до 65 лет. Анализ полученных данных показал, что совмещение употребления исследуемых растительных биокорректоров с пробиотическими микроорганизмами в активной форме обеспечивает более значимый антигипоксантный эффект во всех возрастных группах, установлено повышение уровней оксигенации гемоглобина крови и углекислого газа в выдыхаемой газовой смеси. Объектом исследования служили самцы и самки мышей (Mus musculus) линии C57BL/6. Из фекалий мышей различных экспериментальных групп осуществляли выделение ДНК и проводили анализ как с помощью ПЦР в реальном времени для оценки соотношения филумов и классов бактерий (Firmicutes, Actinobacteria, Bacteroidetes, Proteobacteria, Verrucomicrobia, Tenericutes, филума «Candidatus Saccharibacteria», а также классов Deferribacteres, Betaproteobacteria, Epsilonproteobacteria, Delta- and Gammaproteobacteria), так и проводили высокопроизводительное секвенирование участка 16S rRNA на платформе Ion torrent PGM для идентификации соотношения родов бактерий. Кроме того проводили физиологические тесты: «Открытое поле», «Крестообразный лабиринт», «Темно-светлая коробка», «Струна». Установлено, что при употреблении корма с добавлением лактобактерий в микробиоте кишечника мышей значительно изменилось соотношение бактерий типа Bacteroidetes и Firmicutes в сторону увеличения количества Firmicutes. Тест «Струна» использовался для оценки состояния срединного нерва, отвечающего за хватку передних конечностей, инервируя все сгибатели пальцев. Спустя две недели после начала приема лактобактерий с пищей наблюдалось статистически достоверное увеличение физической силы и выносливости в 1,84 раза. Спустя 4 недели в 1,53 раза. Спустя 6 недель в 1,47 раза. Тест «Открытое поле», учитывая целый комплекс факторов, позволил количественно оценить уровень тревожности, исследовать эмоционально-поведенческую активность животных. Спустя шесть недель двигательная активность увеличилась в 2 раза, а количество актов груминга снизилось в 1,53 раза. Таким образом, показано, что корм с добавлением лактобактерий к шестой неделе кормления снизил уровень тревожности мышей и повысил поведенческую активность животных. На следующем этапе нами был изучен микробиом кишечника самцов и самок мышей (Mus musculus) линии C57BL/6 при употреблении бифидобактерий в пищу в течение шести недель. Установлено, что через 6 недель после начала эксперимента количество бактерий филума «Candidatus Saccharibacteria» в микробиоме мышей опытной группы по сравнению с контрольной уменьшилось в 2,62 раза, количество бактерий типа Verrucomicrobia уменьшилось в 8 раз, количество бактерий типа Bacteroidetes увеличилось в 1,13 раза. Также количество бактерий типа Firmicutes уменьшилось в 1,5 раза и количество бактерий типа Actinobacteria уменьшилось в 3,3 раза. Наблюдался существенный рост относительного содержания бактерий рода Bifidobacterium в кишечнике мышей, через 6 недель данный показатель составил 6,4%. В ходе теста «Открытое поле» спустя 2 недели приема корма с бифидобактериями наблюдалось снижение количества вертикальных стоек и время выхода в центр в 2 раза. Спустя 4 недели количество вертикальных стоек снизилось в 1,3 раза, а время груминга снизилось в 2,8 раза. Это свидетельствовало о снижении уровня тревожности мышей. В тесте «Струна» через две недели приема корма с добавлением бифидобактерий наблюдалось увеличение физической силы и выносливости мышей в 1,84 раза в сравнении с контрольной группой, а через 4 недели в 1,53 раза. Установлено, что при употреблении бифидобактерий с пищей увеличивалась физическая сила и выносливость, а также при пролонгированном употреблении корма, обогащенного бифидобактериями, увеличивалась стрессоустойчивость. Выявлено, что как в группах мышей, которые питались кормом с добавлением лакто - и бифидобактерий, уменьшалось относительное содержание бактерий рода Helicobacter.

Аннотация результатов, полученных в 2021 году
Представлены результаты исследований алиментарной коррекции липидного обмена при употреблении синбиотического продукта на основе биомассы консорциума бифидобактерий – Str. thermophiles, B. bifidum, B. longum, B. adolescentis, с содержанием активных клеток не менее 10 в 9 степени КОЕ/мл и муки зародышей пшеницы. Оценку эффективности липидного обмена проводили на основе анализа показателей концентраций общего холестерина (ОХ), липопротеинов высокой плотности (ЛПВП), липопротеинов низкой плотности (ЛПНП), триглицеридов (ТГ), коэффициента атерогенности (КА) с помощью анализатора Cobas 6000, значения которых фиксировали до и после ежедневного употребления исследуемых продуктов в течение 30 дней. Анализ полученных данных проводили по 3-м возрастным группам: 16-24, 25-44 и 45-65 лет. Оценка совместного действия на показатели липидного обмена активных форм пробиотических микроорганизмов в комплексе с мукой зародышей пшеницы показала наличие синергетического эффекта во всех возрастных группах. Эффективность муки зародышей пшеницы возросла по снижению уровня ОХ на 1,9 %, повышению концентрации ЛПВП на 8,2 %, снижению концентрации ЛПНП на 2,5 %, снижению концентрации ТГ на 5,7 %, снижению КА на 6,3 %. На основе анализа полученных данных установлено наличие синергетического эффекта в результате комбинирования растительного биокорректора с активными формами пробиотических микроорганизмов. В работе проведены исследования динамики ЧСС в результате воздействия на организм комплекса различных по силе и интенсивности нагрузок, чередующихся перерывом на отдых. Установлено, что прием синбиотической пищевой системы на протяжении 30 дней позволил снизить ЧСС у участников исследования на 10,2 %, 10,3 % и 6,7 % для возрастных групп 17-25 лет, 26-45 лет, старше 45 лет, соответственно, по сравнению с контрольной группой. Установлено, что скорость восстановительных процессов ЧСС увеличилась в 1,08, 1,05 и 1,06 раза для исследуемых возрастных групп соответственно. Установлено, что разница ЧСС после смены положения тела у участников эксперимента при проведении ортостатической и клиностатической проб находится в пределах нормальных значений (менее 20 ударов в минуту) как до приема, так и после приема биокорректора. Выявлено, что после приема синбиотической пищевой системы разница между ЧСС снизилась в 1,1-1,4 раза. В ходе исследования анализировали изменение микробиома у обследуемых, которым включили в рацион пробиотическую пищевую сиcтему, содержащую культуры Lactobacillales. Пациенты, участвующие в исследовании, были поделены на две группы, по 10 человек в каждой. В первую - были включены условно-здоровые пациенты, во вторую – пациенты, которым было диагностировано ожирение и/или сахарный диабет. Кроме того, был проведен анализ различий влияния пробиотических пищевых систем, содержащих Lactobacillales и Bifidobacterium на кишечный микробиом условно-здоровых пациентов. В группу, получавшую бифидобактерии, были включены шесть условно-здоровых пациентов. Всего в кишечнике людей были идентифицированы следующие таксоны (OTU) бактерий: Faecalibacterium, Bifidobacterium, Blautia, Collinsella, Pseudobutyrivibrio, Subdoligranulum, Fusicatenibacter, Prevotella, Anaerostipes, Paraclostridium, Clostridium sensu stricto 2, Paeniclostridium, Eubacterium hallii group, Bacteroides, Alistipes, Streptococcus, Lachnospiraceae ND3007 group, Holdemanella, Ruminococcus torques group, Dialister, Peptostreptococcus, Dorea, Eubacterium ruminantium group, Catenibacterium, Ruminococcus, Catenisphaera, Parabacteroides, Barnesiella, Christensenellaceae, Parasutterella, Campylobacter, Eubacterium, Phascolarctobacterium, Solobacterium. В результате анализа микробиома кишечника условно-здоровых пациентов, принимавших пищевую добавку, содержащую Lactobacillales, было выявлено, что четыре типа бактерий: Actinobacteriota, Bacteroidota, Firmicutes и Proteobacteria формируют микробиоту у этой исследовательской группы. До приема их обильность составила 0,136±0,049, 0,205±0,065, 0,650±0,059 и 0,008±0,008 соответственно. После приема добавки с Lactobacillales их обильность составляла 0,105±0,009, 0,119±0,018, 0,776±0,010 и 0,00 соответственно. Статистически значимых изменений на уровне типа, после приема пробиотической добавки не наблюдалось. Для второй группы пациентов с диагностированным ожирением и/или сахарным диабетом основу микробиома формировали пять бактериальных типов: Actinobacteriota, Bacteroidota, Campilobacterota, Firmicutes и Proteobacteria. Статистически значимые различия наблюдались для типа Actinobacteriota, численность которого до приема Lactobacillales была 0,068±0,019, а после приема – значительно увеличилась и составила 0,280±0,033 (p=0,004). Известно, что представители типа Actinobacteriota снижают интенсивность развития воспалительных заболеваний кишечника (Hughes et al., 2017). При сравнении группы условно-здоровых людей, получавших пробиотик на основе Lactobacillales с условно-здоровой группой пациентов, получавших пробиотик на основе Bifidobacterium, обнаружены некоторые различия в модуляции микробиоты в зависимости от типа пробиотической добавки. Так, численность представителей рода Prevotella сильно отличались в этих группах. В группе, которая получала бифидобактерии она составила 0,218±0,094, в то время как в группе, получавшей пробиотик на основе Lactobacillales, 0,015±0,009 (p=0,014). Проведен корреляционный анализ состава микробиоты кишечника с физиолого-биохимическими показателями человека. Установлено, что одной из причин повышения эффективности газового, липидного обменов организма по истечении 30 дней приема пробиотических пищевых систем, содержащих консорциумы культур Lactobacillales, является снижение в кишечнике обильности бактерий рода Prevotella, обуславливающих заболевания органов дыхания и воспалительных заболеваний кишечника, повышение обильности бактерий рода Anaerostipes, способных производить бутират, благотворно влияющий на функции кишечника (Riviere, 2016). Повышение выносливости организма человека обусловлено, в том числе увеличением обильности бактерий рода Blautia, ассоциированных продукцией регуляторных T-клеток (Saxena et al., 2016), Eubacterium hallii group, ответственных за баланс метаболизма кишечника (Engels et al., 2016), Actinobacteriota, положительно влияющих на здоровье человека.