Ученые Наньянского технологического университета Сингапура (NTU Singapore) разработали пробиотики с уникальным съедобным покрытием, которое обеспечивает успешное проникновение полезных бактерий в кишечник после их приема внутрь.
ВОЗ определяет пробиотики как живые микроорганизмы, которые при введении в организм в достаточном количестве приносят пользу здоровью хозяина. Доказано, что они помогают предотвратить инфекции мочевыводящих и пищеварительных путей, а также поддерживают здоровую микрофлору кишечника, что связано со снижением риска ожирения и улучшением общего самочувствия.
Однако основные способы доставки пробиотиков, включая добавки и молочные продукты, оказались неэффективными в плане обеспечения их выживания в условиях человеческого желудка и доставки в количестве, необходимом для пользы здоровью. Многие исследования показывают, что большая часть пробиотиков, поставляемых в коммерческих добавках и йогуртах, погибает в течение первых 30 минут после попадания в кислую среду желудка.
В исследовании NTU пробиотики, дружественные кишечнику бактерии Lacticaseibacillus, были покрыты альгинатом, углеводом, полученным из бурых водорослей, который защищает их от жесткой кислотной среды желудка. В ходе экспериментов, имитирующих путешествие по пищеварительному тракту человека, выживали только пробиотики с покрытием. Бактерии высвобождались только тогда, когда они достигали тонкого кишечника, так как покрытие разрушалось в результате реакции с фосфатными ионами, которые в большем количестве присутствуют в тонком кишечнике.
Тан Ли Линг, возглавлявший исследование, отметил: "Пробиотики являются нежными микроорганизмами и не могут выжить в суровой среде нашего желудка. Чтобы повысить эффективность пробиотиков в качестве диетической добавки, мы попытались "упаковать" и доставить их в определенные участки кишечника, где они функционируют лучше всего. Эта влагостойкая упаковка обеспечивает более эффективную доставку пробиотиков и продлевает срок из действия. Мы выбрали альгинат в качестве материала для покрытия, поскольку он безопасен для человека, имеет натуральное происхождение и относительно недорог. Альгинат также обладает кислотно-буферными свойствами, что может защитить пробиотики от неблагоприятных условий, вызываемых желудочной средой".
Результаты исследования были опубликованы в журнале Carbohydrate Polymers. Технология покрытия пробиотиков является регулируемой и может быть использована для создания порошкообразных пробиотиков диаметром около 10 мкм. Наряду с альгинатом используются защитные углеводы, благодаря чему бактерии не погибают в процессе производства. Кроме того, использование ионов кальция позволяет покрытию не разрушаться в жидкостях или во влажной среде, что обеспечивает более длительный срок хранения. В методе также используется технология распылительной сушки, которая уже широко используется в пищевой и фармацевтической промышленности. Этот метод позволит производить покрытые пробиотики недорого и в больших количествах.
Для получения покрытых пробиотиков ученые культивировали бактерии Lacticaseibacillus, затем упаковывали их в необходимой концентрации, высушивали распылительной сушкой и покрывали альгинатом. Весь процесс занимает около часа. При холодильном хранении покрытые пробиотические бактерии могут сохраняться более восьми недель. Разработанный препарат не разрушался и был способен защитить пробиотики от воздействия желудочной среды в течение восьминедельного периода тестирования.
Для сравнения, пробиотические напитки имеют срок хранения до семи недель в бытовом холодильнике, но содержащиеся в них пробиотики начинают погибать, если их оставить при комнатной температуре на несколько часов. Помимо того, что покрытие может служить более эффективным способом доставки пробиотиков, ученые говорят, что они рассматривают возможность использования своей инновации для обогащения пробиотиками продуктов питания и напитков, таких как пиво и другие консервированные напитки.
В условиях, когда парадигма меняется в сторону профилактики заболеваний, а не их лечения, пробиотики могут стать ключом к формированию здоровья человека. Дальнейшая адаптация технологии нанесения покрытия позволит применить ее для ряда других пробиотиков, а также для других целей, включая коммерческое применение в агропродовольственной и медицинской промышленности.
"Наша технология универсальна, так как покрытые пробиотики могут быть включены во множество различных типов продуктов, включая диетические добавки и таблетки, продукты питания и напитки, и даже корма для животных", - отмечает Линг.
Ученые будут работать над тестированием своей инновации на других видах пробиотиков, что позволит применить ее в агропищевой промышленности, поскольку она может быть использована для обогащения рациона сельскохозяйственных животных, чтобы найти альтернативу антибиотикам.