Статья опубликована в сборнике XIX Международного конгресса диетологов и нутрициологов, к 95-летию Федерального государственного бюджетного учреждения науки «Федерального исследовательского центра питания и биотехнологий».
Ферментированные пищевые продукты (Fermented Foods), согласно последнему консенсусу ISAPP (International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics), определяются как «полученные в результате желаемого роста микроорганизмов и ферментативного преобразования компонентов пищи» [1].
Такие продукты по сути представляют собой естественный способ консервации скоропортящегося сырья. Исторически слегка прокисшие продукты входили в постоянный рацион питания человека в течение как минимум последних 8–10 тыс. лет его естественной истории [2].
Квашеная (слегка прокисшая) пища дольше хранилась и обладала особыми функциональными и органолептическими свойствами благодаря уксусно-, молочно- и пропионовокислой ферментации. Благодаря отсутствию холодильных устройств человек получал через такую пищу не
только полезные микроорганизмы, но и продукты микробной ферментации, играющие важную роль в функционировании организма. Отметим, что некоторые из таких продуктов продолжают использоваться и в настоящее время как самостоятельные блюда, например кисели, моченые
яблоки, квашеные овощи, кисломолочные продукты и т. п.
Сокращение поступления микроорганизмов и продуктов микробного синтеза из повседневного рациона произошло относительно недавно вследствие массового использования холодильных устройств, а также распространения трансжиров, стерилизованной и рафинированной пищи. На фоне таких изменений в рационе питания в технологически развитых странах со скоростью эпидемии стали распространятся ранее относительно редкие заболевания, которые получили название «болезней цивилизации» (lifestyle diseases) [3]. К ним относят широкий спектр заболеваний, связанных с нарушениями липидного и углеводного обмена, в частности сердечнососудистые заболевания и диабет, а также воспалительные заболевания кишечника (ВЗК), онкологические болезни, расстройства аутистического спектра, нейродегенеративные заболевания и ряд неврологических и психических расстройств.
По последним сводным данным распространенность ВЗК в США в 2018 г. составила 0,72%, в Шотландии в период с 2008 по 2018 гг. она увеличилась с 0,57% до 0,78%; более того, по прогнозам специалистов к 2030 г. уже 1% населения Шотландии и Канады будет страдать ВЗК [4].
Хотя причины ВЗК остаются пока недостаточно изученными, принято считать, что дисбактериоз кишечника, связанный с «вестернизацией» жизни (включая урбанизацию) и соответствующим рационом питания, а также распространением вредных привычек, является одним из основных причин возникновения ВЗК [5]. Подобного рода заключения о значительном отрицательном вкладе «вестернизации» имеются и в отношении остальных «болезней цивилизации».
В этой связи быстро растет интерес современной науки к оздоровительным эффектам традиционных и современных ферментированных пищевых продуктов, получаемых из сырья как растительного, так и животного происхождения [6, 7]. Такого рода исследования были недавно существенно простимулированы результатами работ ученых Стэнфордской школы медицины, которые были опубликованы в престижном научном издании [8]. Они доказали, что 10-недельная диета, богатая ферментированными растительными продуктами (кимчи), в значительной степени увеличивает разнообразие кишечных микробов и уменьшает молекулярные признаки
воспаления. Особое внимание исследователи обращают на видовой состав микроорганизмов в ферментированных пищевых продуктах и механизмы полезного воздействия биоактивных компонентов таких продуктов на организм человека [6, 7, 9–11].
Целью настоящей работы является поиск современных биопродуктов, способных компенсировать дефицит эссенциальных компонентов микробной ферментации в повседневном рационе питания для купирования и профилактики «болезней цивилизации».
Обобщая полученные за последнее время данные, полезные компоненты ферментированных пищевых продуктов можно подразделить на следующие группы:
- функционально активные ферментирующие микроорганизмы, которые способствуют нормализации микробиоты и стабилизации нормофлоры, а также вовлечены в детоксикацию содержимого желудочно-кишечного тракта (ЖКТ) и его сопереваривание совместно с пищеварительными энзимами клеток хозяина;
- биоактивные компоненты, высвобождаемые из ферментируемого сырья, которые исходно находились в нем в связанном, неактивном состоянии, например полифункциональные некрахмальные полисахариды и фенольные кислоты, эффективно регулирующие
окислительно-восстановительный баланс в организме; - биоактивные продукты деградации полимерных компонентов исходного сырья, например пептиды, регулирующие барьерную и транспортную функции ЖКТ;
- продукты уксусно-, молочно- и пропионовокислого брожения, которые активно вовлекаются в метаболизм как микробиоты (например, в процессы синтеза бутиратов из лактата и ацетата), так и клеток хозяина (например, в антираковый процесс пропионирования и бутирирования гистонов [12–14];
- биоактивные вещества, синтезируемые микроорганизмами [15, 16], которые участвуют в поддержании как барьерной функции ЖКТ, так и всех видов иммунитета, включая антираковый. Они способны оказывать дистантное оздоровительное воздействие на весь организм человека через следующие оси: «микробиота–кишечник–мозг», «кишечник–печень», «кишечник–кожа», «кишечник–легкие», «кишечник – хрящевая и костная
ткани».
В настоящее время ферментированные пищевые продукты составляют почти треть мирового потребления продуктов питания, что отражает их высокую и постоянно растущую значимость в современном рационе [17]. По данным этого обзора в период с 2024 по 2032 гг. мировой рынок ферментированных пищевых продуктов, оцениваемый в 2023 г. в 105,8 млрд долларов,
будет расти совокупными годовыми темпами более чем на 6,6%.
Кроме фундаментальных исследований оздоровительных эффектов ферментированных пищевых продуктов большое внимание в настоящее время уделяется развитию новых технологий и стратегий производства и распространения таких продуктов. Поскольку продукты ферментации растительного сырья относятся к продуктам длительного хранения, их разработке придается особое значение. Чаще всего их конструируют как растительные матрицы для переноса пробиотических штаммов микроорганизмов, в качестве которых чаще всего используют
молочнокислые бактерии и актинобактерии. Среди таких продуктов доминируют овощные и фруктовые соки с мякотью [18–20].
Пробиотические штаммы полезных бактерий используются для создания напитков из зерновых культур, в частности из овса или риса, часто с добавками [21, 22]. Все большую популярность приобретают зерна овса, подвергнутого твердофазной ферментации (solid-state fermentation — SSF) с помощью молочнокислых бактерий [23], а также продукты гидролизованного овса, ферментированного с помощью пробиотических штаммов молочнокислых бактерий с антидиабетическими, антиоксидантными, детоксикационными свойствами таких продуктов [24]. Немаловажно, что в современных обзорах ферментированных биопродуктов [25] особое внимание уделяют метаболитам бактерий в продуктах (фенольные кислоты, ферменты, лизаты, антиоксиданты) и продуктам, высвобожденным из растительной среды от ферментации(-глюканы, ферментированные пищевые волокна), а также их свойствам и биологическим функциям (антидиабетической, антихолестериновой, противораковой, против ожирения и целиакии).
Конечные получаемые пищевые продукты ферментации могут представлять собой:
- готовые продукты питания различных типов — йогурты, квашеные овощи и фрукты, соки, натуральный квас и т. п.;
- пробиотические концентраты для введения в рацион повседневного питания в качестве биоактивных функциональных пищевых компонентов, компенсирующих дефицит продуктов микробного синтеза в современных системах питания.
Последняя форма вызывает, с нашей точки зрения, наибольший интерес, в частности своей универсальностью. Так, в пробиотических композициях, создаваемых на гидролизате растительных сред [26], достигается высокая концентрация не только самих активных пробиотических микроорганизмов, но и достаточное разнообразие и количество аккумулята метаболитов
и постбиотиков микробного происхождения. Среди биоактивных веществ в аккумуляте присутствуют полифенолы и фенольные кислоты, пептиды, бета-глюканы, гидролитические ферменты и ферменты детоксикации, бактериционы, экзополисахариды, витамины группы B, короткоцепочечные жирные кислоты, нейромедиаторы и их предшественники и т. д., сохраняемые
благодаря балансу кислотности, антиоксидантов, минералов и природных консервантов (лактат натрия и молочная кислота), которые препятствуют быстрому разрушению присутствующих пищеварительных ферментов и ряда других функциональных ингредиентов композиции. Биопродукты, производимые по упомянутому патенту [26], реализуются в качестве пищевых ингредиентов в Европе [25] и странах ЕАЭС. Концентрированная форма пробиотической композиции не является самостоятельным блюдом для питания подобно йогурту, напитку или квашеным продуктам. Ее особенность заключается в том, что она сочетает в себе сразу все важнейшие
группы ферментированных продуктов: (1) функционально активные ферментирующие микроорганизмы; (2) биоактивные компоненты, высвобождаемые из ферментируемого сырья; (3) биоактивные продукты деградации полимерных компонентов исходного сырья; (4) продукты уксусно-, молочно- и пропионовокислого брожения; (5) биоактивные вещества, синтезируемые микроорганизмами. Благодаря этому такая пробиотическая композиция предназначена для пробиотификации любых готовых блюд и напитков любого вида и состава, что осуществляется
путем введения в них небольшой порции (5–7 мл) концентрата за 5–15 мин до употребления в пищу.
Почти половина суточной нормы потребления энергии поступает из продуктов с крахмалом, по преимуществу из картофельных и мучных изделий. Это происходит за счет хорошо изученного процесса трансформации быстроусвояемого крахмала в резидентный крахмал посредством метаболитов молочнокислых бактерий [27]. Такой крахмал проходит через тонкий кишечник без переваривания и попадает в толстую кишку, где ферментируется микробиотой. Таким образом, он считается разновидностью диетической клетчатки. Очевидно, что аналогичная трансформация крахмала и снижение гликемического индекса пищи происходят при добавлении не только в тесто, но и в любые другие крахмалсодержащие блюда.
Гетерогенность бактериальных пищеварительных ферментов, накапливаемых в составе пробиотической композиции, позволяет использовать ее в качестве эффективного средства для снижения гликемического индекса пищи. Чем шире спектр накопленных в пробиотической композиции ферментов, разрушающих сахара, и чем большее количество их аккумулировано, тем
быстрее и эффективнее будет происходить обессахаривание и снижение гликемического индекса потребляемой пищи после обработки ее рассматриваемой композицией. Обработанная таким образом пища становится более пригодной для людей, страдающих ожирением, а также диабетом II типа и повышенным уровнем сахара в крови. При добавлении пробиотической композиции в еду в качестве функционального пищевого ингредиента регистрируются явные признаки «переваривания пищи в тарелке» (разжижение при перемешивании, обогащение органолептического букета, заметное обессахаривание).
Очень небольшой объем пробиотической композиции при добавлении в привычную для человека пищу не только не ухудшает органолептические свойства блюд, но, напротив, наделяет пищу новыми, улучшенными свойствами. Это происходит за счет:
- трансформации быстроусвояемого крахмала в резистентный крахмал, который является диетической клетчаткой;
- конъюгации линоленовой кислоты (формирования омега-3);
- образования биоактивных пептидов за счет бактериальных пищеварительных энзимов;
- увеличения содержания калия, магния, йода и эссенциальных микроэлементов, содержащихся в продуктах за счет микроэлементов.
Комплексное воздействие функциональных ингредиентов пробиотической композиции, согласно изобретению, регулирует процессы обмена веществ (регуляторные процессы) в организме человека, улучшает функциональные свойства любой пищи и увеличивает срок сохраняемости продуктов.
Пробиотические продукты питания следует рассматривать как важный компонент восполнения недостатка природных эссенциальных нутриентов микробной ферментации и, соответственно, профилактики «болезней цивилизации», а не только как источник пробиотических бактерий, обогащающих микробиоту ЖКТ. Исторически организм человека адаптирован к получению эссенциальных нутриентов микробного происхождения из пищи, но в настоящее время ввиду ряда факторов возникает дефицит таких продуктов.
Конечные свойства продуктов микробной ферментации зависят больше от разнообразия питательной среды и способов ферментации, чем от конкретных штаммов пробиотических микроорганизмов. Растительные среды в формах гидролизата или твердофазной ферментации (SSF) становятся все более востребованы для получения продуктов микробной ферментации с повышенными функциональными свойствами. Они характеризуются лучшей стабильностью, сроком хранения и разнообразием метаболитов бактериального происхождения, чем обычные кисломолочные продукты, в том числе на гидролизатах молочных сред.
Анализ современных исследований в данной области показывает, что особое внимание стоит уделить разработке универсальных пробиотических композиций в концентрированных формах [26] для введения в рацион повседневного питания (не отдельных готовых продуктов). Это позволяет
использовать их для «постбиотификации» любых готовых блюд и напитков разнообразного состава без заметного влияния на органолептику. Такие биопродукты и способ их применения через «постбиотификацию» существующего рациона питания наделяют блюда антидиабетическими антиоксидантными, противовоспалительными свойствами, а также способствуют детоксикации, нормализации веса, понижению гликемического индекса пищи и повышению усвояемости самой еды, восполнению некоторых нутриентов, вкупе с модуляцией микробиоты и поддержки функций ЖКТ
питанием. Такие композиции позволяют обогащать существующие рационы и системы питания без введения дополнительных специальных продуктов.
Литература
1. Marco M. L., Sanders M. E., Gänzle M., Arrieta M. C., Cotter P. D., De Vuyst L., Hill C., Holzapfel W., Lebeer S., Merenstein D., Reid G., Wolfe B. E., Hutkins R. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics (ISAPP) consensus statement on fermented foods // Nat. Rev. Gastro. Hepat., 2021. Vol. 18. No. 3. P. 196–208. doi: 10.1038/s41575-020-00390-5.
2. Boethius A. Something rotten in Scandinavia: The world’s earliest evidence of fermentation // J. Archaeol. Sci., 2016. Vol. 66. P. 169–180. doi: 10.1016/j.jas.2016.01.008.
3. Garg R. K. The alarming rise of lifestyle diseases and their impact on public health: Acomprehensive overview and strategies for overcoming the epidemic // J. Res. Med. Sci., 2025. Vol. 30. P. 1. doi: 10.4103/jrms.jrms_54_24.
4. Hracs L., Windsor J.W., Gorospe J., et al. Global evolution of inflammatory bowel disease across epidemiologic stages // Nature, 2025. Vol. 642. P. 458–466. doi: 10.1038/s41586-025-08940-0.
5. Caron B., Honap S., Peyrin-Biroulet L. Epidemiology of inflammatory bowel disease across the ages in the era of advanced therapies // J. Crohns Colitis, 2024. Vol. 18. Suppl.2. P. ii3–ii15. doi: 10.1093/ecco-jcc/jjae082.
6. Valentino V., Magliulo R., Farsi D., Cotter P.D., O’Sullivan O., Ercolini D., De Filippis F. Fermented foods, their microbiome and its potential in boosting human health // Microb. Biotechnol., 2024. Vol. 17. No. 2. P. e14428. doi: 10.1111/1751–7915.
7. Mukherjee A., Breselge S., Dimidi E., et al. Fermented foods and gastrointestinal health: Underlying mechanisms // Nat. Rev. Gastro. Hepat., 2024. Vol. 21. P. 248–266. doi: 10.1038/s41575-023-00869-x.
8. Wastyk H. C., Fragiadakis G. K., Perelman D., et al. Gut-microbiota-targeted diets modulate human immune status // Cell, 2021. Vol. 184. No. 16. P. 4137–4153. doi: 10.1016/j.cell.2021.06.019.
9. Auchtung J. M., Hallen-Adams H. E., Hutkins R. Microbial interactions and ecology in fermented food ecosystems // Nat. Rev. Microbiol., 2025. Vol. 23. P. 622–634. doi: 10.1038/s41579-025-01191-w.
10. Park I., Mannaa M. Fermented foods as functional systems: Microbial communities and metabolites influencing gut health and systemic outcomes // Foods, 2025. Vol. 14. P. 2292. doi: 10.3390/foods14132292.218
11. Terpou A., Dahiya D., Nigam P. S. Evolving dynamics of fermented food microbiota and the gut microenvironment: Strategic pathways to enhance human health // Foods, 2025. Vol. 14. No. 13. P. 2361.doi: 10.3390/foods14132361.
12. Moens F., Verce M., De Vuyst L. Lactate- and acetate-based cross-feeding interactions between selected strains of lactobacilli, bifidobacteria and colon bacteria in the presence of inulin-type fructans //Int. J. Food Microbiol., 2017. Vol. 241. P. 225–236. doi: 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.10.019.
13. Nshanian M., Gruber J. J., Geller B. S., et al. Short-chain fatty acid metabolites propionate and butyrate are unique epigenetic regulatory elements linking diet, metabolism and gene expression // Nature Metabolism, 2025. Vol. 7. No. 1. P. 196–211. doi: 10.1038/s42255-024-01191-9.
14. Cheong Y. J., Trefely S. Divergent roles for propionate and butyrate in colorectal cancer epigenetics//Nature Metabolism, 2025. Vol. 7. No. 1. P. 11–13. doi: 10.1038/s42255-024-01186-6.
15. Zarour K., Vieco N., Pérez-Ramos A., et al. Food ingredients synthesized by lactic acid bacteria // Handbook of food bioengineering, microbial production of food ingredients and additives / Eds. A. M. Holban, A. M. Grumezescu. — Academic Press, 2017. P. 89–124. doi: 10.1016/B978-0-12-811520-6.00004-0.
16. Abdul Hakim B. N., Xuan N. J., Oslan S. N. H. A comprehensive review of bioactive compounds from lactic acid bacteria: Potential functions as functional food in dietetics and the food industry // Foods, 2023. Vol. 12. P. 2850. doi: 10.3390/foods12152850.
17. Singh A., Kumar S. Exploring the functionality of microbes in fermented foods: Technological advancements and future directions // Fermentation, 2025. Vol. 11. P. 300. doi: 10.3390/fermentation11060300.
18. Rahman M. S., Emon D. D., Toma M. A., et al. Recent advances in probiotication of fruit and vegetable juices // J. Advanced Veterinary Animal Research, 2023. Vol. 10. No. 3. P. 522–537. doi: 10.5455/javar.2023.j706.
19. Žvirdauskienė R., Jonikė V., Bašinskienė L., Čižeikienė D. Fruit and vegetable juices as functional carriers for probiotic delivery: Microbiological, nutritional, and sensory Perspectives // Microorganisms, 2025. Vol. 13. No. 6. P. 1272. doi: 10.3390/microorganisms13061272.
20. Condurso C., Merlino M., Miller A., et al. Developing novel plant-based probiotic beverages: A study on viability and physicochemical and sensory stability // Foods, 2025. Vol. 14. No. 12. P. 2148. doi: 10.3390/foods14122148.
21. Valero-Cases E., Cerdá-Bernad D., Pastor J. J., Frutos M. J. Non-dairy fermented beverages as potential carriers to ensure probiotics, prebiotics, and bioactive compounds arrival to the gut and their health benefits // Nutrients, 2020. Vol. 12. No. 6. P. 1666. doi: 10.3390/nu12061666.
22. Chen L., Wu D., Schlundt J., Conway P. L. Development of a dairy-free fermented oat-based beverage with enhanced probiotic and bioactive properties // Front. Microbiol., 2020. Vol. 11. P. 609734.doi: 10.3389/fmicb.2020.609734.
23. Green S., Eyres G.T., Agyei D., Kebede B. Solid-state fermentation: Bioconversions and impacts on bioactive and nutritional compounds in oats // Compr. Rev. Food. Sci. F., 2024. Vol. 23. No. 6. P. e70070.doi: 10.1111/1541-4337.
24. Abdelshafy A. M., Mustafa M. A., Hassan M. A., Al-Asmari F. Probiotic-fermentation of oat: Safety, strategies for improving quality, potential food applications and biological activities // Trends Food Sci. Tech., 2024. Vol. 151. P. 104640. doi: 10.1016/j.tifs.2024.104640.
25. Djorgbenoo R., Hu J., Hu C., Sang S. Fermented oats as a novel functional food // Nutrients, 2023. Vol. 15. No. 16. P. 3521. doi: 10.3390/nu15163521.
26. Демин С. Ю., Жуков М.А., Рачкаускас Р. Пробиотическая композиция на растительном сырье и способ ее получения. Патент RU 2 790 676 C1, 17.09.2021. https://www.fips.ru/registers-doc-view/fips_servlet?DB=RUPAT&DocNumber=2790676& TypeFile=html.
27. Mutlu С., Candal-Uslu C., Özhanlı H., Arslan-Tontul S., Erbas M. Modulating of food glycemic response by lactic acid bacteria // Food Bioscience, 2022. Vol. 47. P. 101685. doi: 10.1016/j.fbio.2022.101685.
Авторы статьи: директор Департамента научных исследований компании «ПроБИОдукты», кандидат биологических наук, сотрудник Института цитологии Российской Академии наук, Сергей Юрьевич Дёмин, старший научный сотрудник института цитологии Российской Академии наук, биолог, кандидат биологических наук, доцент, Андрей Владимирович Гудков, генеральный директор компании «ПроБИОдукты», дипломированный специалист по питанию, Максим Андреевич Жуков.