vguitВестник Воронежского государственного университета инженерных технологийProceedings of the Voronezh State University of Engineering Technologies2226-910X2310-1202VSUET10.20914/2310-1202-2024-2-99-106vguit-3463Research ArticleПищевая биотехнологияFood biotechnologyВлияние способов получения резистентного крахмала на жизнедеятельность лактобактерийThe effect of resistant starch production methods on the activity of lactobacillihttps://orcid.org/0009-0005-5978-5599АлхатибР. И.AlkhateebR. S.

магистрант, факультет биотехнологий, пр-т Кронверкский, 49, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия

master student, biotechnology faculty, Kronverksky Av., 49, bld. A, St. Petersburg, 197101, Russia

reemhalkhateeb11@gmail.comhttps://orcid.org/0000-0001-7296-8609БараковаН. В.BarakovaN. V.

к.т.н., доцент, факультет биотехнологий, пр-т Кронверкский, 49, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, biotechnology faculty, Kronverksky Av., 49, bld. A, St. Petersburg, 197101, Russia

n.barakova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0001-9899-6288ГуньковаП. И.GunkovaP. I.

к.т.н., доцент, научно-образовательный центр химического инжиниринга и биотехнологий, пр-т Кронверкский, 49, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия

Cand. Sci. (Engin.), associate professor, scientific and educational center for chemical engineering and biotechnology, Kronverksky Av., 49, bld. A, St. Petersburg, 197101, Russia

polinagunkova@mail.ruhttps://orcid.org/0000-0003-0726-4386БасковцеваА. С.BaskovtcevaA. S.

аспирант, факультет биотехнологий, пр-т Кронверкский, 49, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия

postgraduate student, biotechnology faculty, Kronverksky Av., 49, bld. A, St. Petersburg, 197101, Russia

baskovtseva.ang@ya.ruhttps://orcid.org/0009-0006-3583-6803ГринвальдС. А.GrinvaldS. A.

аспирант, факультет биотехнологий, пр-т Кронверкский, 49, лит. А, г. Санкт-Петербург, 197101, Россия

graduate student, biotechnology faculty, Kronverksky Av., 49, bld. A, St. Petersburg, 197101, Russia

svetik12.ru@mail.ruуниверситет ИТМОITMO UniversityУниверситет ИТМОITMO University20240605202486299106Copyright © Алхатиб Р.И., Баракова Н.В., Гунькова П.И., Басковцева А.С., Гринвальд С.А., 20242024Алхатиб Р.И., Баракова Н.В., Гунькова П.И., Басковцева А.С., Гринвальд С.А.Alkhateeb R.S., Barakova N.V., Gunkova P.I., Baskovtceva A.S., Grinvald S.A.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://www.vestnik-vsuet.ru/vguit/article/view/3463

Исследовано влияния низко- и высокотемпературных воздействий при получении резистентного крахмала. Для проведения экспериментов из картофельного крахмала готовили крахмальную суспензию, модифицированную ферментными препаратами амилолитического действия: Дистицим БА-Т и Дистицим АГ. Обработку крахмальной суспензии для получения резистентного крахмала проводили при температуре -18°C и в среде жидкого азота при -196°C. Обработку при высоких температурах проводили при температуре 120°C в течение 15, 30, 45, 60 мин. Устойчивость резистентного крахмала определяли по количеству редуцирующих веществ, полученных после повторной обработки крахмальной суспензии ферментными препаратами на средах с низкими и высокими значениями рН, оценивали по росту лактобактерий. В результате было установлено, что наибольшей устойчивостью обладает резистентных крахмал, полученный после автоклавирования крахмальной суспензии при 120°C в течение 15 мин. На питательной среде с добавлением данного образца наблюдался наибольший рост микроорганизмов, в 2 раза выше, чем на питательной среде без добавления крахмальной суспензии. Важно учитывать полученный вывод в случаях, когда необходимо включать резистентный крахмал в рецептуры функциональных продуктов питания. Особенно это актуально для приготовления ферментированных продуктов на основе зерна или сока, где редуцирующие вещества играют важную роль на стадиях приготовления. В то же время, резистентный крахмал может использоваться в качестве пребиотика, обеспечивая питательную среду для микрофлоры кишечника. Таким образом, результаты исследования могут быть применены для разработки новых и улучшения существующих функциональных продуктов питания с учетом их пищевой ценности и влияния на микробиоту кишечника

The influence of low- and high-temperature treatments on the production of resistant starch was investigated. For the experiments, a starch suspension, modified with amylolytic enzyme preparations: Distizym BA-T and Distizym AG, was prepared from potato starch. Treatment of the starch suspension to obtain resistant starch was conducted at -18°C and in liquid nitrogen at -196°C. High-temperature treatment was carried out at 120°C for 15, 30, 45, and 60 minutes. The resistance of resistant starch was determined by the amount of reducing substances obtained after repeated treatment of the starch suspension with enzyme preparations at low and high pH values, assessed by the growth of lactobacilli. As a result, it was found that the greatest stability was exhibited by resistant starch obtained after autoclaving the starch suspension at 120°C for 15 minutes. On the nutrient medium supplemented with this sample, the highest growth of microorganisms was observed, which was 2 times higher than on the nutrient medium without the addition of starch suspension. It is important to consider this finding when including resistant starch in the formulations of functional food products. This is especially true for the preparation of fermented products based on grain or juice, where reducing substances play an important role in the preparation stages. Additionally, resistant starch can serve as a prebiotic, providing a nutrient-rich environment for intestinal microflora. Thus, the results of the study can be used to develop new and improve existing functional food products, taking into account their nutritional value and effect on the intestinal microbiota.

модификация крахмаларезистентный крахмалнизкотемпературная обработкавысокотемпературная обработкаобработка ферментными препаратами«искусственный желудок»«искусственный кишечник»молочнокислые бактерииstarch modificationresistant starchlow-temperature treatmenthigh-temperature treatmenttreatment with enzyme preparations“artificial stomach”“artificial intestine”lactic acid bacteriaReferencesШих Е.В., Махова А.А., Астаповский А.А., Перков А.В. Перспективы пробиотических штаммов бифидобактерий и энтерококков в лечении и профилактике заболеваний гастроэнтерологического профиля // Вопросы питания. 2021. Т. 90. № 2. С. 15–25. doi: 10.33029/0042–8833–2021–90–2–15–25Shikh E.V., Makhova A.A., Astapovsky A.A., Perkov A.V. Prospects for probiotic strains of bifidobacteria and enterococci in the treatment and prevention of gastroenterological diseases. Nutrition Issues. 2021. vol. 90. no. 2. pp. 15–25. doi: 10.33029/0042–8833–2021–90–2–15–25 (in Russian).DeMartino P., Cockburn D.W. Resistant starch: impact on the gut microbiome and health // Current Opinion in Biotechnology. 2020. V. 61. P. 66–71. doi: 10.1016/j.copbio.2019.10.008DeMartino P., Cockburn D.W. Resistant starch: impact on the gut microbiome and health. Current Opinion in Biotechnology. 2020. vol. 61. pp. 66–71. doi: 10.1016/j.copbio.2019.10.008Wu H., Wang M., Ren X., Li Z. et al. Preparation of type 3 rice resistant starch using high-pressure homogenous coenzyme treatment and investigating its potential therapeutic effects on blood glucose and intestinal flora in db/db mice // International Journal of Biological Macromolecule. 2024. V. 264. № 2. P. 130552. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130552Wu H., Wang M., Ren X., Li Z. et al. Preparation of type 3 rice resistant starch using high-pressure homogenous coenzyme treatment and investigating its potential therapeutic effects on blood glucose and intestinal flora in db/db mice. International Journal of Biological Macromolecule. 2024. vol. 264. no. 2. pp. 130552. doi: 10.1016/j.ijbiomac.2024.130552Wang Z., Wang S., Xu Q., Kong Q. et al. Synthesis and functions of resistant starch // Advances in Nutrition. 2023. V. 14. №. 5. P. 1131–1144. doi: 10.1016/j.advnut.2023.06.001Wang Z., Wang S., Xu Q., Kong Q. et al. Synthesis and functions of resistant starch. Advances in Nutrition. 2023. vol. 14. no. 5. pp. 1131–1144. doi: 10.1016/j.advnut.2023.06.001Ding Y., Wang M., Shen Y., Shu X. et al. Physiochemical properties of resistant starch and its enhancement approaches in rice // Rice Science. 2021. V. 28. №. 1. P. 31–42. doi: 10.1016/j.rsci.2020.11.005Ding Y., Wang M., Shen Y., Shu X. et al. Physiochemical properties of resistant starch and its enhancement approaches in rice. Rice Science. 2021. vol. 28. no. 1. pp. 31–42. doi: 10.1016/j.rsci.2020.11.005Коптелова Е.К., Кузьмина Л.Г., Гулакова В.А., Лукин Н.Д. Оценка амилорезистентности крахмалов различного происхождения и модификации // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 57. С. 60–62.Коптелова Е.К., Кузьмина Л.Г., Гулакова В.А., Лукин Н.Д. Оценка амилорезистентности крахмалов различного происхождения и модификации // Достижения науки и техники АПК. 2017. Т. 31. № 57. С. 60–62.Thompson M.S., Yan T.H., Saari N., Sarbini S.R. A review: Resistant starch, a promising prebiotic for obesity and weight management Author links open overlay panel // Food Bioscience. 2022. V. 50. № 2. P. 101965. doi: 10.1016/j.fbio.2022.101965Thompson M.S., Yan T.H., Saari N., Sarbini S.R. A review: Resistant starch, a promising prebiotic for obesity and weight management Author links open overlay panel // Food Bioscience. 2022. V. 50. № 2. P. 101965. doi: 10.1016/j.fbio.2022.101965Нормы физиологических потребностей в энергии и пищевых веществах для различных групп населения Российской Федерации. Методические рекомендации. М.: Федеральный центр гигиены и эпидемиологии Роспотребнадзора, 2009. 36 с.Norms of physiological needs for energy and nutrients for various groups of the population of the Russian Federation. Guidelines. M., Federal Center for Hygiene and Epidemiology of Rospotrebnadzor, 2009. 36 p. (in Russian).Кокорева Л.А., Листратова Н.А. Резистентный крахмал – перспективный функциональный ингредиент // Конструирование, использование и надежность машин сельскохозяйственного назначения. 2019. № 1 (18). С. 155–162.Kokoreva L.A., Listratova N.A. Resistant starch - a promising functional ingredient. Design, use and reliability of agricultural machines. 2019. no. 1 (18). P. 155–162. (in Russian).Chen Z., Liang N., Zhang H., Li H. et al. Resistant starch and the gut microbiome: Exploring beneficial interactions and dietary impacts // Food Chemistry: X. 2024. V. 21. P. 101118. doi: 10.1016/j.fochx.2024.101118Chen Z., Liang N., Zhang H., Li H. et al. Resistant starch and the gut microbiome: Exploring beneficial interactions and dietary impacts. Food Chemistry: X. 2024. vol. 21. pp. 101118. doi: 10.1016/j.fochx.2024.101118Walsh S.K., Lucey A., Walter J., Zannini E. et al. Resistant starch – An accessible fiber ingredient acceptable to the Western palate // Comprehensive review in Food Science and Food Safety. 2022. V. 21 (3). P. 2930–2955. doi: 10.1111/1541–4337.12955Walsh S.K., Lucey A., Walter J., Zannini E. et al. Resistant starch – An accessible fiber ingredient acceptable to the Western palate. Comprehensive review in Food Science and Food Safety. 2022. vol. 21 (3). pp. 2930–2955. doi: 10.1111/1541–4337.12955De Filippis F., Pasolli E., Ercolini D. The food-gut axis: lactic acid bacteria and their link to food, the gut microbiome and human health // Microbiology Reviews. 2020. V. 44 (4). P. 454–489. doi: 10.1093/femsre/fuaa015De Filippis F., Pasolli E., Ercolini D. The food-gut axis: lactic acid bacteria and their link to food, the gut microbiome and human health. Microbiology Reviews. 2020. vol. 44 (4). pp. 454–489. doi: 10.1093/femsre/fuaa015Metzler-Zebeli B.U., Canibe N., Montagne L., Freire J. et al. Resistant starch reduces large intestinal pH and promotes fecal lactobacilli and bifidobacteria in pigs // Animal 2019. V. 13 (1). P. 64–73. doi: 10.1017/S1751731118001003Metzler-Zebeli B.U., Canibe N., Montagne L., Freire J. et al. Resistant starch reduces large intestinal pH and promotes fecal lactobacilli and bifidobacteria in pigs. Animal 2019. vol. 13 (1). pp. 64–73. doi: 10.1017/S1751731118001003Nielsen T.S., Lærke H.N., Theil P.K., Sørensen J.F. et al. Diets high in resistant starch and arabinoxylan modulate digestion processes and SCFA pool size in the large intestine and faecal microbial composition in pigs // British Journal of Nutrition. 2014. V. 112 (11). P. 1837–1849. doi: 10.1017/S000711451400302XNielsen T.S., Lærke H.N., Theil P.K., Sørensen J.F. et al. Diets high in resistant starch and arabinoxylan modulate digestion processes and SCFA pool size in the large intestine and faecal microbial composition in pigs. British Journal of Nutrition. 2014. vol. 112 (11). pp. 1837–1849. doi: 10.1017/S000711451400302XKawakami S., Han K.–H., Araki T., Ohba K. et al. Potato powders prepared by successive cooking-process depending on resistant starch content affect the intestinal fermentation in rats // Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2017. V. 81 (2). P. 359–364. doi: 10.1080/09168451.2016.1254537Kawakami S., Han K.–H., Araki T., Ohba K. et al. Potato powders prepared by successive cooking-process depending on resistant starch content affect the intestinal fermentation in rats. Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry. 2017. vol. 81 (2). pp. 359–364. doi: 10.1080/09168451.2016.1254537Akbaryan M., Mahdavi A., Jebelli-Javan A., Staji H. et al. A comparison of the effects of resistant starch, fructooligosaccharide, and zinc bacitracin on cecal short-chain fatty acids, cecal microflora, intestinal morphology, and antibody titer against Newcastle disease virus in broilers // Comparative Clinical Pathology. 2019. V. 28. P. 661–667. doi: 10.1007/s00580–019–02936–9Akbaryan M., Mahdavi A., Jebelli-Javan A., Staji H. et al. A comparison of the effects of resistant starch, fructooligosaccharide, and zinc bacitracin on cecal short-chain fatty acids, cecal microflora, intestinal morphology, and antibody titer against Newcastle disease virus in broilers. Comparative Clinical Pathology. 2019. vol. 28. pp. 661–667. doi: 10.1007/s00580–019–02936–9Wang Y., Han T., Liu T., Sun L. et al. New insights into starch, lipid, and protein interactions – Colon microbiota fermentation // Carbohydrate Polymers. 2024. V. 335. P. 122113. doi: 10.1016/j.carbpol.2024.122113Wang Y., Han T., Liu T., Sun L. et al. New insights into starch, lipid, and protein interactions – Colon microbiota fermentation. Carbohydrate Polymers. 2024. vol. 335. pp. 122113. doi: 10.1016/j.carbpol.2024.122113ГОСТ 33917–2016. Патока крахмальная. Общие технические условия. М.: Стандартинформ, 2017. 152 c.GOST 33917–2016. Starch syrup. General technical conditions. M., Standartinform, 2017. 152 p. (in Russian).Красникова Л.В., Гунькова П.И. Общая и пищевая микробиология. Часть I. СПб.: Университет ИТМО, 2016. 134 с.Krasnikova L.V., Gunkova P.I. General and food microbiology. Part I. St. Petersburg, ITMO University, 2016. 134 p. (in Russian).Коптелова Е., Кузьмина Л.Г., Лукин Н.Д. Влияние влаготермической и экструзионной обработки кукурузного крахмала на его резистентность // Хранение и переработка сельхозсырья. 2018. №. 1. С. 11-14.Koptelova E., Kuzmina L.G., Lukin N.D. The influence of moisture-thermal and extrusion processing of corn starch on its resistance. Storage and processing of agricultural raw materials. 2018. no. 1. pp. 11-14. (in Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.