Ученые Северо-Кавказского федерального университета в партнерстве с зарубежными коллегами завершили большой международный проект в области биотехнологий. Разработаны методики инкапсулирования молочнокислых микроорганизмов, лактозосбраживающих дрожжей и экстрактов биологически активных веществ. Микрокапсулы позволяют обогатить продукты питания полезными компонентами, витаминами и микроэлементами
Основным ядром международного проекта стали инновационные технологии экстракции биологически активных веществ и микрокапсулирования, то есть, способы извлечения из исходного сырья полезных веществ и способы их транспортировки в организм. По оценкам экспертов, доставка лекарственных и биологически активных веществ в капсулах имеет ряд преимуществ по сравнению с другими способами: точность дозирования веществ, высвобождение содержимого в кишечнике, минуя агрессивную среду желудка.
В рамках реализации мегагранта «Изучение механизмов взаимодействия молочнокислых микроорганизмов, лактозосбраживающих дрожжей и биологически активных веществ при микроинкапсулировании различных фракций микробиоты» в СКФУ в партнерстве с зарубежными учеными была создана Научно-исследовательская лаборатория пищевой и промышленной биотехнологии международного уровня, разработаны ряд проектов в области микрокапсулирования. В течение трех лет над проектом работал научных коллектив из 30 ученых.
«Ключевыми задачами современного агропромышленного комплекса являются обеспечение технологического суверенитета страны, биологическая и продовольственная безопасность. Результаты исследований, полученных при реализации мегагранта, уже сегодня находят применение при производстве новых биологически активных добавок и продуктов питания», - отметил ректор СКФУ Дмитрий Беспалов.
Международным коллективом ученых созданы экспериментальные методики экстракции биологически активных веществ из растительного сырья и микроводорослей, микроинкапсулирования молочнокислых бактерий и лактозосбраживающих дрожжей, разработаны экспериментальные методики получения иммобилизованных наноструктур с биологически активными веществами методом электроспиннинга, определены оптимизированные параметры экстракции биологически активных веществ из растительного сырья и микроводорослей. На основе разработанной учеными СКФУ технической документации создан уникальный и пилотный экземпляр капсулятора, который позволяет производить капсулы от 100 до 300 микрометров. Микрокапсулы размером с крупинку манки, как пояснили разработчики проекта, будут максимально комфортны для употребления.
«Капсулированные формы пищевых добавок имеют высокий потребительский спрос и интерес со стороны российских производителей. По сути, капсула – это уникальная оболочка, внутрь которой можно поместить либо биологически активный экстракт, либо молочнокислые организмы, либо лактосбраживающие дрожжи для доставки полезных веществ в организм. Задача нашего научного коллектива состояла в разработке методики создания экстрактов биологически активных веществ растительного сырья (шалфей, эхинацея пурпурная, чабрец и др.) и гидролизатов сывороточных белков молока с использованием пилотного инкапсулятора, - прокомментировал член-корреспондент Российской академии наук, доктор технических наук, профессор Иван Евдокимов.
В процессе разработки технологии микрокапсулирования специалисты международной лаборатории СКФУ использовали хитозан — уникальный природный полисахарид, получаемый из панцирей креветок и крабов. Хитозан обладает выраженными антибактериальными свойствами, что позволяет ему защищать продукты от порчи, а также способен формировать прочные пленки, пригодные для создания микрокапсул. Внутри таких капсул молочные дрожжи активно функционируют, а по достижении необходимой кислотности и определенного уровня веществ они могут быть извлечены из продукта.
Еще одним направлением работы международной группы стала разработка методов экстракции биологически активных веществ из водорослей. По данному направлению имеется зарегистрированный патент «Способ получения биомассы микроводорослей Chlorella vulgaris». Патент RU 2797012 C1 (дата регистрации 30.05.2023)
Проект реализован в партнерстве с одним из ведущих ученых Европейского Союза в области биохимии, биофизики, пищевой науки деканом факультета биотехники Люблянского университета (Словения), профессором Наташей Поклар Ульрих, а также заведующим научно-исследовательской лабораторией «Прикладных проблем биологии» Белорусского государственного университета (г. Минск) Владимиром Курченко.
Также в рамках мегагранта были разработаны и внедрены образовательные программы подготовки кадров высшей квалификации по научным специальностям аспирантуры «Пищевые системы», «Биотехнология пищевых продуктов и биологически активных веществ», по программам магистратуры профиля «Биотехнология продуктов функционального питания и биологически активных веществ» и «Продукты питания животного происхождения», «Высокотехнологичные производства мясных и молочных продуктов нового поколения для эффективного здоровьесбережения».
Сотрудники международной научно-исследовательской лаборатории подготовили и защитили две кандидатские и две докторские диссертации. Опубликован ряд статей в высокорейтинговых международных журналах (https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2666154324000127, https://www.researchgate.net/publication/375025328 и др). Проект продолжается. Научный коллектив факультета пищевой инженерии и биотехнологий им академика А.Г. Храмцова видит большие перспективы в создании БАДов, ветеринарных препаратов, методик обогащения пищевых продуктов. Сейчас ученые заняты созданием капсул управляемого размера.
Напомним, с целью создания в российских вузах лабораторий мирового уровня по инициативе Министерства науки и высшего образования РФ была создана программа, финансирование которой осуществляется за счет субсидий, предоставляемых в соответствии Постановлением Правительства Российской Федерации № 220 (Соглашение Минобрнауки России № 075-15-2022-11). Благодаря этому проекту в СКФУ создана лаборатория пищевой и промышленной биотехнологии.