Питание – важнейший фактор внешней среды, который определяет правильное развитие, состояние здоровья и трудоспособность человека. Согласно мнению экспертов ВОЗ, примерно 60-70% здоровья человека зависит от питания, все остальное – вопросы генетики, экологии, наследственности. В настоящее время имеет место дефицит питательных и биологически-активных веществ в современной пище, несбалансированность питания, плохое качество пищевой продукции на потребительском рынке. Особенно остро стоит проблема в отношении специальных продуктов питания для возрастных категорий населения и людей с предрасположенностью к социально-значимым заболеваниям, таким как метаболический синдром, ожирение, сахарный диабет 2-го типа, предраковые и онкологических заболевания. Они должны получать комплекс биологически активных веществ в легкоусвояемой форме для снижения риска возникновения и лечения вышеупомянутых заболеваний. Особенное значение имеет персонализированный подход превентивной медицины с использованием последних достижений нутригеномики с применением технологий нано- и микрокапсулирования для улучшения биодоступности и усвояемости биологически-активных веществ в составе пищевого продукта. В этом случае набор активных соединений подбирается для каждого пациента отдельно, с учетом особенностей его генетического профиля. В связи с этим создание новых специализированных продуктов питания, обогащенных биологически-активными веществами, представляет собой особую важность. Такие продукты называют функциональными, так как они призваны сохранять и улучшать здоровье и снижать риск развития заболеваний благодаря наличию в их составе функциональных ингредиентов. А функциональность ингредиентов и продуктов питания, обогащенных этими веществами, должна заключаться в нутриентной адекватности и доказана проведением доклинических испытаний с исследованием их влияния на биохимические, гематологические, гормональные и гистологические показатели лабораторных животных, используя различные модели индуцирования заболеваний. Решить задачи по получению новых функциональных продуктов питания возможно только с использованием мультидисциплинарного подхода, который объединит научные исследования в области пищевых биотехнологий, химических технологий, пищевых систем, нутрициологии и биомедицины.
Таким образом, представленный проект направлен на создание новых безопасных и качественных продуктов питания растительного и животного происхождения с биологически-активными веществами в традиционной и нано- и микрокапсулированной формах, полученных из побочных продуктов пищевой промышленности и доступного растительного сырья с применением аквабиотиков с целью профилактики и лечения социально-значимых заболеваний, поддержания здоровья и увеличения продолжительности жизни.
Нами впервые будут разработаны новые технологии 1) экстракции биологически-активных веществ: изофлавоноидов из соевой мелассы (корней кудзу и красного клевера) с использованием глубоких природных эвтектических растворителей (NADES) и сверхкритической флюидной экстракцией, ресвератрола из растительных материалов, таких как Fallopia baldschanica (горец больджуанский); галактоолигосахаридов c помощью бетагалагалактозидаз, иммобилизованных на цеолитах с помощью твердых связывающих пептидов (SBP); экстрактивных питательных веществ из морских водорослей Ascophyllus nodosum, Fucus vesiculosus и Сhlorella vulgaris; 2) биотрансформации компонентов питательной среды с помощью дрожжи Phaffia rhodozyma с получением астаксантина на средах, содержащих побочные продукты пивоваренных производств, получения сахара и производства концентрата соевого белка; 3) биотрансформации компонентов пищевого продукта (йогурта) микроорганизмами Lactobacillus sp., продуцирующими витамины группы B в пищевом продукте. Впервые будут разработаны новые методы получения субмикронных капсул на основе липосом и наносом с использованием оригинальных подходов к переработке побочных продуктов растительного сырья. Будет разработана новая технология получения пектина из свекловичного жома, которая позволит достичь высокой поверхностной активности конечных продуктов. Впервые будут разработаны технологии нагрузки наносом и липосом, покрытых полисахаридами (пектином, карбоксиметилированным крахмалом и целлюлозой), целевыми биологически-активными соединениями.
Впервые будут созданы виртуальные модели функциональных пищевых продуктов растительного и животного происхождения (молочного йогурта, растительного молочка, сыра, растительного масла, колбасных изделий и паштетной продукции) с использованием компьютерного моделирования и проведена оценка их нутриентной адекватности. Впервые будут проведены проектирование нутриентного профиля и изучение функциональных свойств пищевых систем животного происхождения за счет совместного применения аквабиотиков и биологически активных веществ и осуществлена формализация медико-биологических требований к функциональным пищевым системам (продуктам), содержащим биологически активные комплексы (изофлавоноиды, биойод, биоселен, фактор роста хлореллы (CGF), ресвератрол, астаксантин, витамины B и D, экстракт морских водорослей, галактоолигосахара) и аквабиотики. Впервые будет осуществлена апробация и оценка степени воспроизведения виртуальных моделей в практической пищевой технологии, обладающих функциональной направленностью в области метаболической коррекции возрастных неифекционных заболеваний, поддержания здоровья и увеличения продолжительности жизни. Впервые будет осуществлен дизайн новых продуктов питания растительного и животного происхождения, обогащенных вышеприведенными биологически-активными веществами в традиционной и нано- и микрокапсулированой формах с оптимизацией потребительских и физико-химических свойств с целью дальнейших доклинических испытаний.
Будет проведена комплексная оценка биохимических, морфологических, гематологических, и других показателей и выявление механизмов воздействия биологически активных веществ и новых функциональных продуктов питания при экспериментальной коррекции заболеваний, таких как, метаболический синдром, ожирение, сахарный диабет 2 типа, предраковые и онкологические заболевания (на биологических моделях (лабораторных животных) метаболического синдрома и сахарного диабета, мастопатии и рака молочной железы, доброкачественной гиперплазии предстательной железы и рака простаты) с целью формулирования оптимальных схем их применения. Впервые будут даны клинические рекомендации использования разработанных функциональных продуктов питания у пациентов из групп риска рака молочной железы и рака простаты с сопутствующим метаболическим синдромом и сахарным диабетом 2 типа. Будет разработана новая нормативно-техническая документация на разработанные функциональные продукты питания и получено разрешение в Министерстве здравоохранения Российской Федерации на применение данных продуктов в качестве функциональных в программах метаболической коррекции.
Ожидаемыми результатами исследования являются: 1) Разработанные новые технологии получения биологически-активных веществ из побочных продуктов пищевой промышленности и растительного сырья, используя химическую и ферментативную экстракции, природные глубокие эвтектические растворители (NADES), сверхкритическую флюидную экстракцию, ферментативную и микробную трансформацию питательной среды и сырья в составе продукта питания. 2) Полученные и охарактеризованные БАВ, такие как изофлавоноиды, биойод, биоселен, фактор роста хлореллы (CGF), ресвератрол, астаксантин, витамины B и D, экстракт морских водорослей, галакоолигосахара. 3) Новые методы получения субмикронных капсул на основе липосом и наносом с использованием оригинальных подходов к переработке побочного растительного сырья. Новая технология получения пектина из свекловичного жома. Патенты на технологию субмикронного капсулирования с использованием модифицированных полисахаридов. 4) Виртуальные модели функциональных пищевых продуктов с использованием компьютерного моделирования и оценка их нутриентной адекватности. 5) Технологии обогащения вышеназванными биологически активными нутриентами в традиционной и нано-и микрокапсулированной формах востребованных продуктов питания, таких как, молочный йогурт, растительное молочко, сыр, растительное масло, и продуктов животного происхождения, таких как колбасные изделия и паштетная продукция, за счет дополнительного введения аквабиотиков, в определенных соотношениях с биологически активными веществами. Патенты на технологии получения линейки новых функциональных продуктов питания. 6) Медико-биологические требования к составу и свойствам функциональных продуктов с БАВ и БАВ с аквабиотиками, опытные образцы функциональных продуктов питания, их стандартизация. 7) Закономерности влияния полученных БАВ и созданных функциональных продуктов питания на биохимические, гематологические, гормональные показатели крови и на морфологические изменения тканей органов на моделях лабораторных животных. Патенты на результаты доклинических испытаний биологически-активных веществ и функциональных продуктов питания.
Масштабность междисциплинарного подхода состоит в том, что созданные функциональные продукты питания только в России могут потребляться десятками миллионами женщин и мужчин, при этом широкое использование данных продуктов позволит переломить негативные тенденции в росте заболеваемости метаболическим синдромом, сахарным диабетом 2 типа, раком молочной железы и раком простаты, улучшить качество жизни, снизить смертность от широко распространенных в настоящее время патологий и, тем самым, увеличить продолжительность жизни.