Российские биотехнологи продлили «молекулярный анабиоз» пробиотиков до 30 месяцев 

Специалисты Биотехнологического центра ГК «СОЮЗСНАБ» разработали технологию, которая позволила сохранить жизнеспособность и функциональную активность собственных штаммов пробиотиков в течение 30 месяцев при температуре до +25 °C. Среди исследуемых культур — Lactobacillus reuteri, L. acidophilus, L. rhamnosus, Bifidobacterium animalis subsp. lactis, B. infantis и Enterococcus faecium. Российская разработка увеличила срок комнатного хранения на шесть месяцев — на 25% по сравнению с распространённым двухлетним показателем.

Два с половиной года без холодильника — именно столько пробиотические бактерии смогли провести в состоянии глубокого покоя, не утратив жизнеспособности и способности возвращаться к активному состоянию.

Так завершился трёхлетний исследовательский проект Биотехнологического центра ГК «СОЮЗСНАБ». Его результатом стала собственная технология долговременной стабилизации живых микроорганизмов, снимающая одно из главных ограничений пробиотической индустрии — зависимость от непрерывной холодовой цепи.

За основу исследований специалисты взяли собственные штаммы наиболее востребованных пробиотических видов. В их числе Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium infantis, Enterococcus faecium, Bifidobacterium animalis subsp. lactis и Lactobacillus rhamnosus — микроорганизмы, широко применяемые при создании современных пробиотических продуктов. Отдельно в проект вошёл Lactobacillus reuteri — один из перспективных штаммов собственной коллекции Биотехнологического центра.

Для сравнения: распространённый срок хранения пробиотических продуктов при температуре до +25 °C составляет два года. Технология ГК «СОЮЗСНАБ» позволила преодолеть этот временной рубеж и сохранить активность культур ещё шесть месяцев — в общей сложности 30 месяцев.

Бактерии отправили в молекулярный анабиоз

Даже после высушивания живая клетка не превращается в полностью неподвижную частицу. Внутри неё продолжаются медленные молекулярные процессы: изменяется состояние белков, повреждаются клеточные мембраны и протекают химические реакции, постепенно снижающие жизнеспособность культуры.

Чем выше температура и влажность, тем быстрее развиваются эти процессы. Поэтому многие пробиотические культуры требуют контролируемых условий хранения и перевозки.

Специалисты Биотехнологического центра поставили перед собой более сложную задачу: не просто замедлить старение клеток, а практически остановить внутреннюю диффузию и перевести бактерии в состояние длительной биологической паузы.

Для этого вокруг микроорганизмов сформировали особую стеклообразную биоматрицу. При переходе в ультравязкое аморфное состояние подвижность молекул резко снижается, внутриклеточная диффузия практически прекращается, а скорость нежелательных химических реакций падает.

Клетка остаётся живой, но два с половиной года для неё почти не проходят.

Не заморозить, а остановить внутреннее движение

Новая технология принципиально отличается от обычного замораживания.

При замерзании вода образует кристаллы льда, способные повреждать клеточные мембраны, деформировать внутренние структуры микроорганизмов и нарушать состояние белковых комплексов.

В стеклообразной биоматрице кристаллы льда не образуются. Вместо жёсткого замораживания вокруг бактерии возникает сверхвязкий молекулярный кокон, который фиксирует клеточные структуры и ограничивает реакции, приводящие к постепенной потере активности.

Биотехнологи фактически научились управлять физическим состоянием среды вокруг живой клетки: не уничтожать микроорганизм, а временно выключать процессы его старения.

Защитную систему собрали на молекулярном уровне

Добиться 30 месяцев стабильности только за счёт высушивания невозможно. Необходимо одновременно защитить клеточную мембрану, белковые структуры, ферменты и внутренние компоненты микроорганизма.

Для этого специалисты подобрали и синтезировали комплекс защитных биокомпонентов. Одни вещества стабилизируют клеточные оболочки, другие препятствуют денатурации белков, третьи обеспечивают формирование однородной стеклообразной матрицы.

Исследователи управляли составом защитной композиции, соотношением компонентов, остаточной влажностью и параметрами перехода биоматрицы в аморфное состояние. Решающим фактором стал не отдельный компонент, а точная архитектура всей системы.

В течение трёх лет специалисты отслеживали жизнеспособность культур, исследовали их поведение при комнатном хранении и последовательно корректировали состав защитной среды.

В результате собственные штаммы L. reuteri, L. acidophilus, L. rhamnosus, B. animalis subsp. lactis, B. infantis и E. faecium сохранили жизнеспособность и функциональную активность в течение 30 месяцев при температуре до +25 °C.

На полгода дольше без холодильника

Нарушение температурного режима остаётся одним из наиболее уязвимых этапов работы с живыми культурами. Холод необходимо поддерживать во время хранения, фасовки, транспортировки, перегрузки и доставки.

Сбой на любом участке способен ускорить снижение активности бактерий ещё до их включения в готовый продукт.

Технология ГК «СОЮЗСНАБ» позволяет отказаться от постоянного охлаждения стабилизированных культур. Их можно хранить и перевозить при комнатной температуре, в том числе на большие расстояния и в регионы с ограниченной холодильной инфраструктурой.

Это расширяет возможности использования пробиотиков в функциональных продуктах питания, специализированных комплексах и других разработках, для которых зависимость от холодильного оборудования становилась технологическим и логистическим барьером.

Не один пробиотик, а целая платформа

Главное достижение проекта заключается не только в дополнительных шести месяцах хранения. Биотехнологический центр создал платформенную технологию, которую можно адаптировать под разные штаммы, комбинации культур и будущие форматы пробиотических продуктов.

Разработка объединила сразу несколько компетенций ГК «СОЮЗСНАБ»: формирование собственной коллекции микроорганизмов, выращивание высокоплотной биомассы, создание защитных композиций, управление процессами лиофилизации и длительное исследование стабильности живых клеток.

Специалисты контролируют всю технологическую цепочку — от выбора перспективного штамма до проверки его активности спустя два с половиной года хранения.

Российские биотехнологи не просто продлили срок жизни пробиотических культур. Они увеличили их «молекулярный анабиоз» на шесть месяцев и научились удерживать востребованные штаммы в режиме глубокой паузы 30 месяцев без холодильника.

Пресс-служба ГК «СОЮЗСНАБ»