Расскажите, какие инновационные технологии здорового питания вы использовали при реализации инновационного стартапа GASTROMAN.LAB?
В основу концепции инновационного проекта GASTROMAN.LAB были положены принципы адекватного питания, предложенные в 1970-е годы выдающимся ленинградским ученым-физиологом Александром Михайловичем Уголевым, а также современная теория питания на основе формирования здорового микробиома.
В настоящее время микробиом кишечника человека признан в качестве важнейшего биологического интерфейса между генетикой, окружающей средой и образом жизни, в котором правильное питание является одним из главных факторов, формирующих здоровье. Микробиом представляет собой совокупность микроорганизмов (пробиотиков), населяющих организм человека. Структура микробиома определяет природные потребности организма человека в пищевых веществах, а также обусловливает его предрасположенность к различным заболеваниям. А. М. Уголевым было установлено, что для нормализации деятельности желудочно-кишечного тракта организму человека крайне необходимы пищевые волокна (пребиотики), которые увеличивают массу мышечного слоя, влияют на его моторную активность, скорость всасывания пищевых веществ в тонкой кишке, давление в полости органов пищеварительного аппарата, электролитный обмен в организме и т.д.
Поэтому основная наша задача при разработке линейки продуктов здорового питания состояла в формировании здорового микробиома кишечника. Для достижения данной цели мы активно применяли инновационные биотехнологии, позволяющие добиться более эффективного внесения в пищевой продукт полезных пребиотиков и пробиотиков.
В числе инновационных биотехнологий мы внедрили в практику кавитацию, ультразвуковую гомогенизацию, ультразвуковую экстракцию, технологию вакуумного маринования cookvac, низкотемпературную технологию вакуумной тепловой обработки мясных продуктов, технологию молекулярной концентрации в вакууме, а также технологии культивирования и внесения пробиотиков и др.
Объясните, что представляют собой инновационные технологии, каков их потенциал для производства новой линейки мясных продуктов?
Прежде всего, они позволяют вести технологические процессы в новых условиях; сегодня на помощь биотехнологам приходит фундаментальная наука, позволяющая открывать новые свойства пищевых продуктов и использовать их во благо человека.
Например, недавно была доказана эффективность мало известного пребиотика полисахарида кефирана, который вырабатывается при помощи кефирных грибков. Было установлено, что кефиран обладает мощной противоопухолевой, иммуномодулирующей активностью, подавляет синтез аллергенов (гистамина), снижает уровень плохого холестерина в крови и пр. В рамках плана научно-экспериментальных разработок GASTROMAN.LAB мы поставили перед собой задачу придать эти полезные свойства некоторым возрожденным старинным мясным продуктам петербургской кухни (цервеласам, шефруа и др.).
В процессе проведенного исследования оказалось, что при помощи ультразвуковой гомогенизации кефирные грибки увеличивают выработку полезного кефирана на 38 %, а применение инновационной технологии cookvac позволяет более эффективно ввести полезный кефиран в мясной продукт. При этом мясной продукт отличается лучшими органолептическими показателями (сочностью).
Так, при разработке мясных продуктов для здорового питания в некоторых рецептурах мы использовали белое мясо индейки. Однако индейка бывает суховата, исправить этот технологический недостаток нам помогла инновационная технология вакуумного маринования cookvac, которую мы внедрили в производство только после проведения многочисленных экспериментов.
GASTROMAN LAB совместно с Высшей школой биотехнологий и пищевых производств Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого провел исследования влияния способа маринования на повышение сочности, нежности и полезности мясных продуктов. Процесс маринования мяса осуществляли в аппарате cookvac (инновационная разработка ученых Политехнического университета Валенсии) и для сравнения в традиционных условиях. Различные мясные полуфабрикаты закладывали в аппарат, заливали разными маринадами (фруктовыми, ягодными, классическими, на основе трав и орехов и других пребиотических ингредиентов), откачивали воздух до установления нужного давления (0,25-0,5-0,75-0,9 бар) и оставляли для маринования на разное время (10, 15, 20, 30 минут). После маринования исследовали влагопоглощение и давление пенитрации. Далее полученные мясные продукты подвергали тепловой обработке и исследовали сочность, нежность, жесткость, влажность.
В результате проведенных исследований на базе GASTROMAN LAB было установлено оптимальное давление и время маринования мясных продуктов. Наименьшие потери при тепловой обработке наблюдались у мясных продуктов из индейки, замаринованных при 0,5 бар в течение 20 минут, а наибольшая сочность и нежность наблюдалась у продуктов из индейки в кисло-сладком маринаде (на основе клюквы, апельсинового фреша, ананаса, чеснока, красного перца и комплексного пребиотика дубинина). Мясные продукты, полученные по инновационной технологии cookvac, отличались по вкусу и аромату, поскольку при их мариновании частички клюквы, ананаса, чеснока, перца и пребиотика проникают внутрь мышечной ткани и при этом происходит молекулярное микрофарширование мяса полезными ингредиентами. Таким образом, мы и дальше стали вносить в состав маринадов эффективные пребиотики (кефиран, инулин, арабиноксилан, арабиногалактан, бета-глюканы, пектин, лактулозу и др.) и при помощи технологии cookvac обогащать ими мясные продукты нового поколения.
В ходе последних исследований японских и американских ученых, опубликованных в журнале Nutritional Biochemistry, было доказано, что включение клюквы в состав мясных продуктов способствует снижению образования потенциально канцерогенных вторичных желчных кислот, из-за наличия которых ВОЗ рекомендовала ограничить потребление красного мяса. Поэтому применение данной технологии, позволяющей частичкам клюквы проникать внутрь мясного продукта, является перспективным направлением для производства продуктов здорового питания.
Какие еще мясные продукты были вами получены с использованием инновационных биотехнологий?
Изначально при разработке новых мясных продуктов мы использовали биомодифицированные натуральные коллагеновые и пуллулановые оболочки, продлевающие сроки хранения мясных полуфабрикатов. Биомодификацию оболочек мы проводили при помощи различных штаммов микроорганизмов. По результатам исследования выяснилось, что некоторые эффективные штаммы, к примеру Lactobacillus rhamnosus, Lactococcus lactis subsp. lactis 194 и др., не только способствуют продлению сроков хранения мясных полуфабрикатов, но и обладают полезными пробиотическими свойствами для модификации микробиома кишечника. Тогда нам пришла идея провести эксперименты по внесению данных пробиотиков в состав мясных продуктов для здорового питания.
В результате внедрения инновационных биотехнологий внесения пробиотиков нами были получены следующие мясные продукты нового поколения:
- био-галантин из птицы в желе с добавлением пробиотика Lactobacillus rhamnosus, который, помимо продления сроков хранения, положительного влияния на работу кишечника и усиления иммунного ответа, обладает мощным антиинфекционным, антиканцерогенным и антиаллергическим действием;
- био-фромаж из птицы с добавлением комплексного пробиотика суперпроизводителя бутирата, включающего консорциум микроорганизмов Clostridium butyricum, Bacillus subtillis, Enterococcus faecium.
Чем обосновано внесение пробиотиков в мясные продукты, и какое влияние они оказывают на здоровье человека?
Как известно, высокобелковая диета приводит к снижению уровня полезных бактерий, продуцирующих бутират. Бутират является основным источником энергии для эпителиальных клеток кишечника и играет важную роль в пищеварении и функционировании головного мозга. Бутират известен своей ролью в развитии кишечного барьера, а также противоопухолевыми и противовоспалительными свойствами. Поэтому обогащение высокобелковых мясных продуктов пробиотиками, вырабатывающими бутират, способствует увеличению концентрации в организме человека полезных жирных кислот с короткой цепью и поддержанию кишечного микробиома в здоровом состоянии.
В целях усиления выживаемости некоторых пробиотиков необходимо формировать для них специальную питательную среду, состоящую из комбинации различных пребиотиков. Одним из наиболее эффективных питательных субстратов для пробиотиков является матрица на основе инулина, особенно если в составе мясного продукта содержатся насыщенные жиры. Также известно, что при употреблении жирной пищи в кишечнике человека развивается популяция микроорганизмов, отличающихся высоким сродством к желчи, таких как Bilophila, Alistipes, Bacteroides, а также токсичных протеобактерий, вызывающих синдром раздраженного кишечника и даже депрессивные расстройства. Доказано, что при введении в рецептуры жиросодержащих мясных продуктов инулина можно существенно снизить вредное воздействие насыщенного животного жира на метаболические функции и проницаемость слизистого слоя кишечника.
Влияние пробиотиков и пребиотиков на здоровье человека в настоящее время изучается многими российскими и зарубежными специалистами. Известно, что в здоровом кишечнике человека содержится огромное количество полезной микрофлоры: бифидобактерий, лактобактерий, пропионово-кислых бактерий и др. Эти полезные микроогрганизмы, обитающие на стенках кишечника, активно синтезируют на поверхности пейеровых бляшек специальные вещества – лимфоциты. Лимфоциты, попадая через стенки кишечника в лимфатическую систему человека, начинают активно продуцировать иммуноглобулины (лизоцим, лактоферрин, фагоциты, интерфероны), являющиеся иммунными факторами, укрепляющими биологический иммунитет человека. Снижение концентрации полезной микрофлоры в кишечнике влечет за собой повышение уязвимости организма к болезнетворным микроорганизмам (E. coli, Shigella, некоторым видам Streptococcus и др.) по причине снижения индекса биоразнообразия Шеннона и как следствия снижения иммунитета человека.
По результатам нашего последнего исследования, проведенного на двух группах добровольцев, одной из которых в рацион в течение десяти дней включали пребиотический продукт, а другой синбиотический продукт, содержащий пребиотики пектин, лактулозу и пробиотик Lactobacillus rhamnosus. До и после эксперимента проводилось исследование микрофлоры кишечника и анализ микробных маркеров по Осипову Г. А. Исследование подтвердило, что включение в рацион биокулинарного изделия нового поколения, обладающего сорбционно-синбиотическими свойствами, положительно повлияло на рост бифидобактерий в кишечнике добровольцев и привело к снижению популяции дрожжеподобных грибов Candida и бактерий Streptococcus mutans, вызывающих кариес.
Какие еще новые направления развития технологии продуктов здорового питания вы рассматриваете?
В развитии инновационного стартапа GASTROMAN.LAB большое внимание уделяем снижению содержания соли, сахара и других ингредиентов, повышающих риск развития различных заболеваний. Большой потенциал в этом направлении имеет кавитационная технология внесения соли в мясные продукты. В целях обогащения пищевых продуктов полезными микронутриентами возможно использовать инновационный потенциал технологии хеллатного обогащения, а также технологии закрепления полезных микронутриентов на коллагеновой матрице, использование казеината натрия для усиления пребиотических свойств мясного продукта и многие другие.
Одним из перспективных направлений развития мясной индустрии является конвергенция прикладных биотехнологий в производственную практику. Сегодня пищевая индустрия вступает в новую эру направленного физиологического воздействия на метаболическую активность организма человека при помощи формирования здорового микробиома кишечника. Поэтому необходимо обстоятельно изучать и использовать потенциал инновационных технологий здорового питания, совершенствовать технологические процессы и создавать полезные продукты нового поколения.
