Челябинск, Челябинская область, Россия
Аннотация. Дрожжи Saccharomyces cerevisiae находят широкое применение во многих ферментативных процессах пищевых производств. При этом отработанная биомасса дрожжей, полученная после процессов производства, формирует значительные объемы отходов. Так, в пивоваренной промышленности остаточные пивные дрожжи представляют собой второй по величине объем отходов, что составляет примерно 3 % от объема сваренного пива. Утилизация этих отходов достаточно сложна и требует от предприятий дополнительных затрат. В этих условиях направления дополнительного использования отработанной дрожжевой массы вызывают высокий интерес. Одним из таких направлений может стать использование плазмолизации отработанных дрожжей и дальнейшее их использование для инкапсуляции биологически активных веществ. Среди биологически активных соединений важное место занимают растительные полифенолы – вещества, обладающие выраженными антиоксидантными свойствами. Новизна исследований. В рамках настоящего исследования рассматриваются дигидрокверцетин, рутин и куркумин в исходной и наноструктурированной формах. Для данных соединений установлен обширный перечень фармакологических свойств, таких как противовоспалительные, антиоксидантные, капилляропротекторные и другие. Вместе с тем эти соединения характеризуются низким уровнем биодоступности. Цель исследования – изучение возможности использования отработанных, плазмолизированных клеток пивоваренных дрожжей Saccharomyces для инкапсуляции растительных полифенолов (дигидрокверцетина, рутина и куркумина) и оценка влияния такого подхода на биодоступность биологически активных веществ в модели переваривания in vitro. Результаты. В результате проведенных исследований установлено, что плазмолизированные клетки дрожжей способны выступать в качестве «системы доставки» растительных антиоксидантов. Используя предлагаемые подходы, возможно добиться эффективности инкапсуляции примерно 57–64 % при условии предварительного ультразвукового наноструктурирования полифенолов. Анализ потенциальной биодоступности инкапсулированных форм растительных антиоксидантов в модели желудочного переваривания in vitro показал, что технология инкапсуляции в клетки дрожжей позволила обеспечить сохранность растительных антиоксидантов около 80 %. В сравнении с исходными формами биологически активных веществ, инкапсуляция позволили обеспечить увеличение биодоступности примерно на 30–40 %.
плазмолизированные дрожжи, инкапсуляция, растительные актиоксиданты, наноструктурирование, биодоступность
1. Gonçalves G. da C., Nakamura P. K., Furtado D. F., Veit M. T. Utilization of brewery residues to produces granular activated carbon and bio-oil // Journal of Cleaner Production. 2017. Vol. 168. Pp. 908-916. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2017.09.089.
2. Schlabitz C., Lehn D. N., Volken de Souza C. F. A review of Saccharomyces cerevisiae and the applications of its byproducts in dairy cattle feed: Trends in the use of residual brewer's yeast // Journal of Cleaner Production. 2022. Vol. 332. Article number 130059. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2021.130059.
3. Исламмагомедова Э. А., Халилова Э. А., Абакарова А. А. Некоторые биохимические и морфологические свойства дрожжей Saccharomyces cerevisiae в условиях стресса (обзор) // Известия высших учебных заведений. Северо-Кавказский регион. Серия: Естественные науки. 2022. № 3 (215). С. 129-138. DOI:https://doi.org/10.18522/1026-2237-2022-3-129-138.
4. Павличенко А. И. Влияние пищевых производств на экологическую обстановку // Актуальные проблемы формирования здорового образа жизни студенческой молодежи: сборник трудов ХIII международной межвузовской научно-практической конференции студентов. Смоленск, 2022. С. 262-265.
5. Coradello G., Tirelli N. Yeast cells in microencapsulation. General features and controlling factors of the encapsulation process // Molecules. 2021. No. 26 (11). Article number 3123. DOI:https://doi.org/10.3390/molecules26113123.
6. Ying Li, Hang Su, Wenjun Wang, Zhongping Yin, Jing’en Li, En Yuan, Qingfeng Zhang. Fabrication of taxifolin loaded zein-caseinate nanoparticles and its bioavailability in rat // Food Science and Human Wellness. 2023. Vol. 12. Iss. 6. Pp. 2306-2313. DOI:https://doi.org/10.1016/j.fshw.2023.03.034.
7. Нилова Л. П., Малютенкова С. М., Арсирий А. Г. Нутриенты апельсиновых соков и нектаров, роль в формировании антиоксидантных свойств // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Серия: Пищевые и биотехнологии. 2021. Т. 9. № 3. С. 72-80. DOI:https://doi.org/10.14529/food210308.
8. Comunian T. A., Silva M. P., Souza C. J. F. The use of food by-products as a novel for functional foods: Their use as ingredients and for the encapsulation process // Trends in Food Science & Technology. 2021. DOI:https://doi.org/10.1016/j.tifs.2021.01.003.
9. Shi G., Rao L., Yu H. et al. Yeast-Cell-Based Microencapsulation of Chlorogenic Acid as a Water-Soluble Antioxidant // Journal of Food Engineering. 2007. Vol. 80. Iss. 4. Pp. 1060-1067. DOI:https://doi.org/10.1016/j.jfoodeng.2006.06.038.
10. Paramera E. I., Konteles S. J., Karathanos V. T. Microencapsulation of curcumin in cells of Saccharomyces cerevisiae // Food Chemistry. 2011. Vol. 125 (3). Pp. 892-902. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2010.09.063.
11. FooDB [e-resource]. URL: http://foodb.ca (date of reference: 25.05.2023).
12. Young S., Rai R., Nitin N. Bioaccessibility of curcumin encapsulated in yeast cells and yeast cell wall particles // Food Chemistry. 2020. Vol. 309. Article number 125700. DOI:https://doi.org/10.1016/j.foodchem.2019.125700.
13. Fatkullin R. I., Kalinina, I. V., Vasiliev A. K., Naumenko E. E., Botvinnikova V. V. The Effect of Ultrasonic Microstructuring of Biologically Active Substances on the Efficiency of their Encapsulation Process // Bulletin of the South Ural State University. Ser. Food and Biotechnology. 2021. Vol. 9 (4). DOI:https://doi.org/10.14529/food210411.
14. Калинина И. В., Фаткуллин Р. И., Науменко Н. В., Попова Н. В., Науменко Е. Е., Степанова Д. С. Биодоступность куркумина, инкаспулированного в клетки дрожжей saccharomyces cerevisiae // Индустрия питания. 2023. Т. 8. № 3. С. 97-104. DOI:https://doi.org/10.29141/2500-1922-2023-8-3-10.
15. Kalinina I., Fatkullin R., Naumenko N., Ruskina A., Popova N., Naumenko E. Increasing the efficiency of taxifolin encapsulation in Saccharomyces cerevisiae yeast cells based on ultrasonic microstructuring // Fermentation. 2022. Vol. 8 (8). Article number 378. DOI:https://doi.org/10.3390/fermentation8080378.
