Главная \ 4. Микробная биотехнология \ Технология получения бактериальных концентратов

Некоторые технологии пробиотических препаратов

ТЕХНОЛОГИИ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ КОНЦЕНТРАТОВ И ЗАКВАСОК

Информация специализированная

Основной задачей технологии производства заквасок (концентратов) на основе живых микроорганизмов заключается в обеспечении таких условий получения и переработки микробной массы, при которых в готовой продукции сохранилось бы максимальное число жизнеспособных клеток и не утрачивались бы их полезные свойства.

См. ниже:

Некоторые технологии получения бактериальных концентратов (заквасок, биодобавок).

В зависимости от способа консервирования различают жидкие, замороженные и сухие бактериальные препараты

СУХИЕ ПРЕПАРАТЫ. Достоинством сухих препаратов («Бифиформ», «Линекс», «Бактисубтил» и др.) следует считать то, что бактерии находятся как бы в состоянии спячки. Поэтому они не так чувствительны к перепадам температурного режима, их проще хранить. Однако, в случае использования сухих препаратов или сухих заквасок прямого внесения, не всегда можно говорить о получении эффективного продукта питания, так как большинство штаммов молочнокислых бактерий при сушке значительно изменяют свою активность, находясь в глубоком анабиозе и восстанавливают её только лишь после 3—5 делений после попадания в благоприятную для размножения среду. Им требуется порядка (8—10) часов для перехода к активному физиологическому состоянию, однако к этому времени большая их часть уже может быть естественным образом элиминирована из кишечника. Для того чтобы хоть какая-то часть бактерий закрепилась в кишечнике, их концентрация в сухих препаратах должна быть не менее, чем 10^10-12живых бактерий в 1 грамме сухого порошка. Столь высокую концентрацию живых бактерий получить в условиях распылительной сушки или лиофилизации практически невозможно, т. к. от 10-25% популяций бактерий – пробиотиков гибнет, а сохранившие жизнеспособность бактерии резко снижают свою пролиферативную активность, в результате чего основная доля бактерий – пробиотиков при их назначении проходит через кишечник человека и животных транзитом, оказывая лишь минимальное лечебно-профилактическое действие и не проявляя способности к колонизации (заселению) данной экологической ниши. Недостатком также следует считать высокую себестоимость производства сухих концентратов вследствие того, что оборудование для сушки (лиофилизации), располагающееся в технологической цепочке производства концентрата, настолько дорогостоящее, что далеко не каждое предприятие может позволить себе его закупить.

ЖИДКИЕ ПРОБИОТИКИ. В отличие от сухих, в жидких пробиотиках бактерии постоянно находятся в активном состоянии. Главное достоинство жидких пробиотиков заключается в том, что бактерии в них находятся в живой биологически активной форме. Свое благотворное воздействие они оказывают незамедлительно — сразу после приема препарата, что выгодно отличает жидкие пробиотики от аналогичных сухих препаратов. Это особенно ценно, учитывая главную роль тонкого кишечника в пищеварительном процессе - именно в нем идет кишечное всасывание всех питательных веществ и пробиотические бактерии оказывают на данный процесс регулирующую роль (в т.ч. часть пробиотических бактерий, чьи клетки подверглись разрушению, предоставляют здесь ряд своих эндометаболитов и др. ценнейших веществ и компонентов разрушенной бактериальной клетки).

Кроме живых бактерий, жидкие пробиотики содержат продукты их жизнедеятельности: весьма полезные для организма человека биологически активные вещества: незаменимые аминокислоты, органические кислоты, витамины, интерфероностимулирующие и иммуномодулирующие вещества. Указанные метаболиты синтезируются пробиотическими микроорганизмами не только в специально подобранной питательной среде, но и в иных пищевых средах, а также в кишечнике человека.

Жидкие пробиотики благодаря своим поистине уникальным лечебным, профилактическим, общеукрепляющим действиям охватывают практически все области медицины. Длительная апробация в ведущих клиниках во многих регионах России показала высокую эффективность их применения в гастроэнтерологии, проктологии, акушерстве и гинекологии, педиатрии, хирургии и травматологии, фтизиатрии, дерматовенерологии, онкологии, в спортивной медицине, косметологии, в гидроколонотерапии и других областях.

Жидкие пробиотики одинаково полезны и безопасны и для взрослых, и для детей. Жидкие пробиотики намного дешевле сухих препаратов (по количеству содержащихся в них живых бактерий), что объясняется отлаженными технологиями культивирования и отсутствием стадии сушки. Комплексное использование жидких пробиотиков дает возможность более результативно стабилизировать микрофлору кишечника, обмен веществ и укрепить иммунитет.

ТЕХНОЛОГИЧЕСКИЙ ЦИКЛ ПОЛУЧЕНИЯ БАКТЕРИАЛЬНЫХ ПРЕПАРАТОВ

Цикл получения бакконцентратов состоит из приготовления питательной среды и инокулята, накопления биомассы бактерий, выделения и концентрирования биомассы.

Анализ технологии производства бактериальных препаратов показал, что перспективным является совершенствование первых – базовых этапов, которые должны лечь в основу разработки последующих стадий. Поэтому важное значение имеет этап накопления биомассы микроорганизмов, эффективность которого в большей степени зависит от условий культивирования и активности посевного материала.

Одним из наиболее распространенных приемов интенсификации роста бактерий является оптимизация состава питательных сред. Идеальный бактериальный препарат должен готовиться с использованием стандартной питательной среды.

Молочнокислые бактерии различаются по потребности в стимуляторах роста, в связи с этим предложены различные питательные среды для выращивания мезофильных, термофильных молочнокислых стрептококков и ацидофильных палочек. В качестве источника углерода они могут использовать моно- и дисахариды, органические кислоты. На обычных питательных средах они не развиваются, а растут на средах с добавлением аминокислот, гидролизатов белков мяса, лактоальбумина, казеина, различных видов муки. Положительно влияет на рост микроорганизмов добавление кукурузы, моркови, картофеля, дрожжевого автолизата, а так же некоторые пептиды, пурины, жирные кислоты.

Размножение бифидобактерий обусловлено наличием факторов роста. Многие виды нуждаются в биотине, пантотеновой кислоте, цистеине, аминосахарах, коферменте А, олигосахарах, некоторых ненасыщенных жирных кислотах и др. В синтетических средах бифидобактериям для роста необходимы железо, магний, фосфаты, хлориды калия и натрия, в некоторых случаях марганец.

Молоко как среду накопления клеток молочнокислых бактерий, без специальной предварительной обработки использовать невозможно из-за коагуляции белков, что очень затрудняет отделение клеток. В связи с этим были проведены многочисленные исследования по использованию для накопления биомассы жидкой среды, состоящей из стандартных компонентов, а также молочной сыворотки с добавлением необходимых факторов роста. В качестве стимуляторов роста различными авторами было рекомендовано использовать дрожжевой автолизат, кукурузный экстракт, микроэлементы.

При культивировании анаэробных микроорганизмов необходимы компоненты для уплотнения среды. В большинстве случаев для этих целей применяют агар-агар. В качестве альтернативного решения, для снижения затрат и повышения функциональных характеристик готового продукта, представляется возможным частичная или полная замена агара на полисахариды растительного происхождения со способностью к гелеобразованию.

В процессе производства бактериальных препаратов важным этапом является культивирование микроорганизмов. Основными факторами, ограничивающим рост микроорганизмов в периодических процессах являются исчерпание питательных сред и накопление в культуральной среде токсических продуктов метаболизма. Поэтому в микробиологической практике находят режимы дробной подачи некоторых субстратов в зону роста.

Однако проблема сохранения жизнеспособности и основных свойств микробов при производстве бактериальных препаратов состоит не только в подборе комплекса питательных веществ для их роста. Важную роль при этом отводится условиям культивирования бактерий.

Цикл развития культуры начинается с засева среды. Засев осуществляется в таком количестве, которое обеспечивает начало роста микроорганизмов с минимальной задержкой. Для многих молочнокислых бактерий активный «омоложенный» посевной материал применяется в количестве 1-3% от объема среды. Посевной материал, попав в свежую полноценную среду, постепенно начинает размножаться. Через определенное время в стационарной фазе масса клеток в питательной среде достигает максимального уровня.

Немаловажную роль для роста бактерий играют буферные свойства среды. Для поддержания оптимальной для роста буферной емкости среды используют натриевые или калиевые соли лимонной, фосфорной или уксусной кислот.

Следующим необходимым этапом при получении бактериальных препаратов является отделение биомассы от культуральной среды. Для этой цели используют сепараторы или бактофуги. При этом эффект выделения бактериальных клеток из культуральной жидкости определяется формой клеток, плотностью питательной среды, режимом бактериотделения.

Существенно влияет на активность полученных препаратов и на их стойкость продолжительность выращивания клеток перед их отделением.

Многие исследователи рекомендуют отделять клетки в конце логарифмической, перед началом стационарной фазы роста, что обеспечивает максимальный выход клеток и их стойкость. Затем в зависимости от выбранного способа консервирования биомассы производится розлив во флаконы и хранение, замораживание или высушивание.

Необходимо отметить, что спектр видов бактериальных препаратов, постоянно расширяется. Это связано со стремлением улучшить органолептические свойства продуктов, повысить их функциональные качества.

Одним из перспективных направлений является разработка новых поливалентных и комбинированных препаратов с иммобилизованными пробиотическими бактериями различных таксономических групп. Пока выпускаются только два сорбированных пробиотика бифидумбактерин форте и пробифор, представляющих собой высушенную микробную массу живых бифидобактерий, иммобилизованных на активированном угле. Механизм терапевтического действия этих препаратов отличается тем, что искусственно созданные сорбированные на частичках угля микроколонии бифидобактерий находятся в ином физико-химическом состоянии, что обеспечивает более интенсивное их взаимодействие с пристеночным слоем слизистой кишечника и заселение кишечника бифидобактериями, что существенно повышает их антагонистическую активность.

Поиск и применение новых технологических приёмов для повышения функциональных показателей пробиотиков является одной из главных задач биотехнологии. В настоящее время наряду с биологической активностью ингредиентов для создания препаратов необходимо оценивать и источник их выделения. Применение натуральных пищевых волокон состоящих в комплексе с биологически ценными веществами для стимулирования активности и жизнеспособности бифидобактерий позволит повысить пробиотические свойства бактериального концентрата и их устойчивость при технологической обработке и длительном хранении.

Некоторые технологии получения биоконцентратов (заквасок):

Будьте здоровы!

Перейти к ссылкам к основным разделам