Йогурт с инкапсулированными пробиотическими микроорганизмами для профилактики сахарного диабета 2-го типа

Среди основных факторов, участвующих в возникновении и развитии сахарного диабета 2-го типа (СД2), ведущее место отводится состоянию кишечной микробиоты человека. Исследования действия пробиотических препаратов и продуктов на состояние больных СД2 и основные маркеры заболевания, проводившиеся как на животных, так и на людях, подтвердили их антидиабетические свойства — снижение уровня глюкозы в крови натощак, содержание гликированного гемоглобина, некоторых воспалительных маркеров, улучшение антиоксидантного статуса. Результаты исследований подтверждают возможность профилактики заболевания воздействием на микрофлору кишечника. Для коррекции состава микробиоты кишечника применяют про- и пребиотики.

Цели исследования — разработка многоштаммового пробиотического функционального пищевого ингредиента в инкапсулированной форме, изучение устойчивости пробиотических микроорганизмов в составе кисломолочного продукта и влияния на его свойства. В работе использовали штаммы микроорганизмов с подтвержденным пробиотическим действием: Bifidobacterium bifidum BF3 DSM 29040; Lactobacillus plantarum 8P A3; Lacticaseibacillus rhamnosus GG. Инкапсулированную форму пробиотиков получали экструзионным методом на инкапсуляторе В-390 (BUCHI, Швейцария) с использованием альгината натрия и суспензии пробиотических микроорганизмов с концентрацией клеток не менее 10¹⁰ КОЕ/г. Полученные капсулы имели средний диаметр — 715 ± 80 мкм, эффективность инкапсулирования составляла более 90%. Добавление инкапсулированных пробиотиков в йогурт без наполнителя и с наполнителем в виде сухой функциональной комплексной смеси не оказало значительного влияния на физико-химические и структурно-механические показатели продукта. При оценке органолептических показателей в йогурте без наполнителя отмечена легкая песчанистость, которая отсутствует в продукте с наполнителем. При холодильном хранении в течение 29 сут. концентрация жизнеспособных инкапсулированных пробиотических микроорганизмов сохранялась на уровне не менее 10⁹ КОЕ/г.

1. Mozaffarian D. Dietary and Policy Priorities for Cardiovascular Disease, Diabetes, and Obesity: A Comprehensive Review. Circulation. 2016; 133(2): 187–225. https://doi.org/10.1161/CIRCULATIONAHA.115.018585

2. Олескин А.В., Шендеров Б.А. Пробиотики, психобиотики и метабиотики: проблемы и перспективы. Физическая и реабилитационная медицина, медицинская реабилитация. 2020; 2(3): 233–243. https://doi.org/10.36425/rehab25811

3. Кипрушкина Е.И. и др. Значение фактора питания в формировании кишечного микробиома. Вестник Международной академии холода. 2020; (2): 52–59. https://doi.org/10.17586/1606-4313-2020-19-2-52-59

4. Malesza I.J. et al. High-Fat, Western-Style Diet, Systemic Inflammation, and Gut Microbiota: A Narrative Review. Cells. 2021; 10(11): 3164. https://doi.org/10.3390/cells10113164

5. Erion K.A., Corkey B.E. Hyperinsulinemia: a Cause of Obesity?. Current Obesity Reports. 2017; 6(2): 178–186. https://doi.org/10.1007/s13679-017-0261-z

6. Драпкина О.М., Корнеева О.Н. Кишечная микробиота и ожирение. Патогенетические взаимосвязи и пути нормализации кишечной микрофлоры. Терапевтический архив. 2016; 88(9): 135–142. https://doi.org/10.17116/terarkh2016889135-142

7. Adeshirlarijaney A., Gewirtz A.T. Considering gut microbiota in treatment of type 2 diabetes mellitus. Gut Microbes. 2020; 11(3): 253–264. https://doi.org/10.1080/19490976.2020.1717719

8. Razmpoosh E., Javadi M., Ejtahed H.-S., Mirmiran P. Probiotics as beneficial agents in the management of diabetes mellitus: a systematic review. Diabetes/Metabolism Research and Reviews. 2016; 32(2): 143–168. https://doi.org/10.1002/dmrr.2665

9. Похиленко В.Д., Дунайцев Т.А., Калмантаев Т.А., Левчук В.П., Сомов А.Н., Чукина И.А. Разработка способа капсулирования симбиотических бактерий. Бактериология. 2023; 8(3): 16–25. https://www.elibrary.ru/btgihk

10. Tabuchi M. et al. Antidiabetic Effect of Lactobacillus GG in Streptozotocin-induced Diabetic Rats. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2003; 67(6): 1421–1424. https://doi.org/10.1271/bbb.67.1421

11. Li X. et al. Effects of Lactobacillus plantarum CCFM0236 on hyperglycaemia and insulin resistance in high‐fat and streptozotocin‐induced type 2 diabetic mice. Journal of Applied Microbiology. 2016; 121(6): 1727–1736. https://doi.org/10.1111/jam.13276

12. Honda K., Moto M., Uchida N., He F., Hashizume N. Anti-diabetic effects of lactic acid bacteria in normal and type 2 diabetic mice. Journal of Clinical Biochemistry and Nutrition. 2012; 51(2): 96–101. https://doi.org/10.3164/jcbn.11-07

13. Chen P. et al. Antidiabetic effect of Lactobacillus casei CCFM0412 on mice with type 2 diabetes induced by a high-fat diet and streptozotocin. Nutrition. 2014; 30(9): 1061–1068. https://doi.org/10.1016/j.nut.2014.03.022

14. Yun S.I., Park H.O., Kang J.H. Effect of Lactobacillus gasseri BNR17 on blood glucose levels and body weight in a mouse model of type 2 diabetes. Journal of Applied Microbiology. 2009; 107(5): 1681–1686. https://doi.org/10.1111/j.1365-2672.2009.04350.x

15. Andreasen A.S. et al. Effects of Lactobacillus acidophilus NCFM on insulin sensitivity and the systemic inflammatory response in human subjects. British Journal of Nutrition. 2010; 104(12): 1831–1838. https://doi.org/10.1017/S0007114510002874

16. Yadav H., Jain S., Sinha P.R. Oral administration of dahi containing probiotic Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei delayed the progression of streptozotocin-induced diabetes in rats. Journal of Dairy Research. 2008; 75(2): 189–195. https://doi.org/10.1017/S0022029908003129

17. Yadav H., Jain S., Sinha P.R. Antidiabetic effect of probiotic dahi containing Lactobacillus acidophilus and Lactobacillus casei in high fructose fed rats. Nutrition. 2007; 23(1): 62–68. https://doi.org/10.1016/j.nut.2006.09.002

18. Cani P.D., Joly E., Horsmans Y., Delzenne N.M. Oligofructose promotes satiety in healthy human: a pilot study. European Journal of Clinical Nutrition. 2006; 60(5): 567–572. https://doi.org/10.1038/sj.ejcn.1602350

19. Cani P.D. et al. Gut microbiota fermentation of prebiotics increases satietogenic and incretin gut peptide production with consequences for appetite sensation and glucose response after a meal. The American Journal of Clinical Nutrition. 2009; 90(5): 1236–1243. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.28095

20. Parnell J.A., Reimer R.A. Weight loss during oligofructose supplementation is associated with decreased ghrelin and increased peptide YY in overweight and obese adults. The American Journal of Clinical Nutrition. 2009; 89(6): 1751–1759. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.27465

21. Clarke G., Stilling R.M., Kennedy P.J., Stanton C., Cryan J.F., Dinanl T.G. Minireview: Gut Microbiota: The Neglected Endocrine Organ. Molecular Endocrinology. 2014; 28(8): 1221–1238. https://doi.org/10.1210/me.2014-1108

22. Cani P.D., Knauf C., Iglesias M.A., Drucker D.J., Delzenne N.M., Burcelin R. Improvement of Glucose Tolerance and Hepatic Insulin Sensitivity by Oligofructose Requires a Functional Glucagon-Like Peptide 1 Receptor. Diabetes. 2006; 55(5): 1484–1490. https://doi.org/10.2337/db05-1360

23. Cani P.D. et al. Changes in gut microbiota control inflammation in obese mice through a mechanism involving GLP-2-driven improvement of gut permeability. Gut. 2009; 58(8): 1091–1103. https://doi.org/10.1136/gut.2008.165886

24. Молибога Е.А., Сухостав Е.В., Козлова О.А., Зинич А.В. Анализ рынка функционального питания: российский и международный аспект. Техника и технология пищевых производств. 2022; 52(4): 775–786. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2022-4-2405

25. Dahiya D.K. et al. Gut Microbiota Modulation and Its Relationship with Obesity Using Prebiotic Fibers and Probiotics: A Review. Frontiers in Microbiology. 2017; 8: 563. https://doi.org/10.3389/fmicb.2017.00563

26. Jakubowicz D., Froy O. Biochemical and metabolic mechanisms by which dietary whey protein may combat obesity and Type 2 diabetes. The Journal of Nutritional Biochemistry. 2013; 24(1): 1–5. https://doi.org/10.1016/j.jnutbio.2012.07.008

27. Агаркова Е.Ю., Рязанцева К.А., Кручинин А.Г. Противодиабетическая активность белков молочной сыворотки. Техника и технология пищевых производств. 2020; 50(2): 306–318. https://doi.org/10.21603/2074-9414-2020-2-306-318

28. Akhavan T., Luhovyy B.L., Brown P.H., Cho C.E., Anderson G.H. Effect of premeal consumption of whey protein and its hydrolysate on food intake and postmeal glycemia and insulin responses in young adults. The American Journal of Clinical Nutrition. 2010; 91(4): 966–975. https://doi.org/10.3945/ajcn.2009.28406

29. Ziai S.A. et al. Psyllium decreased serum glucose and glycosylated hemoglobin significantly in diabetic outpatients. Journal of Ethnopharmacology. 2005; 102(2): 202–207. https://doi.org/10.1016/j.jep.2005.06.042

30. Tosh S.M. Effects of Oats on Carbohydrate Metabolism. Chu Y. (ed.). Oats Nutrition and Technology. Wiley. 2013; 281–297. https://doi.org/10.1002/9781118354100.ch13

31. Wolever T.M.S. et al. Physicochemical properties of oat β-glucan influence its ability to reduce serum LDL cholesterol in humans: a randomized clinical trial. The American Journal of Clinical Nutrition. 2010; 92(4): 723–732. https://doi.org/10.3945/ajcn.2010.29174

32. Nakamura Y., Yamamoto N., Sakai K., Takano T. Antihypertensive Effect of Sour Milk and Peptides Isolated from It That are Inhibitors to Angiotensin I-Converting Enzyme. Journal of Dairy Science. 1995; 78(6): 1253–1257. https://doi.org/10.3168/jds.S0022-0302(95)76745-5

33. Дармов И.В., Чичерин И.Ю., Погорельский И.П., Лундовских И.А., Дурнев Е.А. Выживаемость микроорганизмов пробиотиков в желудочно-кишечном тракте экспериментальных животных. Журнал инфектологии. 2012; 4(1): 68–74. https://www.elibrary.ru/nktcyz

34. Дармов И.В., Чичерин И.Ю., Ердякова А.С., Погорельский И.П., Лундовских И.А. Сравнительная оценка выживаемости микроорганизмов пробиотиков в составе коммерческих препаратов в условиях in vitro. Экспериментальная и клиническая гастроэнтерология. 2011; (9): 96–101. https://www.elibrary.ru/tbzesh

35. Chávarri M., Marañón I., Ares R., Ibáñez F.C., Marzo F., Villarán M.d.C. Microencapsulation of a probiotic and prebiotic in alginate-chitosan capsules improves survival in simulated gastro-intestinal conditions. International journal of Food Microbiology. 2010; 142(1–2): 185–189. https://doi.org/10.1016/j.ijfoodmicro.2010.06.022

36. Вобликова Т.В. Жизнеспособность иммобилизованной микрокапсулированием культуры Bifidobacterium bifidum в кисломолочном напитке и смоделированных желудочно-кишечных жидкостях. Вестник МГТУ. 2019; 22(3): 305–313. https://www.elibrary.ru/eqzpbo

37. Гапонова И.И., Щетко В.А., Романова Л.В. Изучение выживаемости микрокапсулированных микроорганизмов Lactobacillus fermentum при воздействии неблагоприятных факторов окружающей среды. Микробные биотехнологии: фундаментальные и прикладные аспекты. Минск: Белорусская наука. 2021; 13: 32–41. https://doi.org/10.47612/2226-3136-2021-13-32-41

38. Астафьева Б.В., Бабинцев К.А., Курбонова М.К., Тютьков Н., Бараненко Д.А. Исследование термостабильности функционального пробиотического пищевого ингредиента на основе инкапсулированных микроорганизмов Lactobacillus plantarum SP-A3. Вестник Международной академии холода. 2022; (2): 42–47. https://doi.org/10.17586/1606-4313-2022-21-2-42-47

39. Bakry A.M. et al. Microencapsulation of Oils: A Comprehensive Review of Benefits, Techniques, and Applications. Comprehensive Reviews in Food Science and Food Safety. 2016; 15(1): 143–182. https://doi.org/10.1111/1541-4337.12179

40. Misra S., Pandey P., Dalbhagat C.G., Mishra H.N. Emerging Technologies and Coating Materials for Improved Probiotication in Food Products: a Review. Food and Bioprocess Technology. 2022; 15(5): 998–1039. https://doi.org/10.1007/s11947-021-02753-5

41. Zhu Y., Wang Z., Bai L., Deng J., Zhou Q. Biomaterial-based encapsulated probiotics for biomedical applications: Current status and future perspectives. Materials & Design. 2021; 210: 110018. https://doi.org/10.1016/j.matdes.2021.110018

42. Nazzaro F., Orlando P., Fratianni F., Coppola R. Microencapsulation in food science and biotechnology. Current Opinion in Biotechnology. 2012; 23(2): 182–186. https://doi.org/10.1016/j.copbio.2011.10.001

43. Yeung T.W., Üçok E.F., Tiani K.A., McClements D.J., Sela D.A. Microencapsulation in Alginate and Chitosan Microgels to Enhance Viability of Bifidobacterium longum for Oral Delivery. Frontiers in Microbiology. 2016; 7: 494. https://doi.org/10.3389/fmicb.2016.00494

44. Mohammad N.A., Zaidel D.N.A., Muhamad I.I., Hamid M.A., Yaakob H., Jusoh Y.M.M. Biopolymeric encapsulation of probiotics for improved release properties in the gastrointestinal digestion system. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. 2020; 778: 012033. https://doi.org/10.1088/1757-899X/778/1/012033

45. Cook M.T., Tzortzis G., Charalampopoulos D., Khutoryansky V.V. Microencapsulation of probiotics for gastrointestinal delivery. Journal of Controlled Release. 2012; 162(1): 56–67. https://doi.org/10.1016/j.jconrel.2012.06.003

46. Свентицкий Е.Н., Торопов Д.К., Егорова Т.С. Получение микрокапсулированной формы симбиотического комплекса пробиотиков Lactobacillus helveticus с использованием альгината и хитозана. Биотехнология. 2020; 36(2): 56–63. https://www.elibrary.ru/njoobs

47. Сомов А.Н., Похиленко В.Д., Дунайцев И.А., Клыкова М.В., Чукина И.А. Капсулированные в альгинат пробиотики: получение и некоторые свойства. Биотехнология. 2022; 38(5): 44–52. https://doi.org/10.56304/S0234275822050131

48. Петухова Е.В., Крыницкая А.Ю. Перспективность использования микрокапсулированных пробиотических культур в пищевой промышленности. Вестник Казанского технологического университета. 2014; 17(22): 257–260. https://www.elibrary.ru/talngz

49. Araújo N.G., Barbosa I.M., Lima T.L.S., Moreira R.T., Cardarelli H.R. Development and characterization of lactose-free probiotic goat milk beverage with bioactive rich jambo pulp. Journal of Food Science and Technology. 2022; 59(10): 3806–3818. https://doi.org/10.1007/s13197-022-05399-z