Анотація до роботи:

Кігель Н.Ф. Технології бактеріальних препаратів для функціональних продуктів і біологічно активних добавок. – Рукопис.

Дисертація на здобуття наукового ступеня доктора технічних наук за спеціальністю 03.00.20 – біотехнологія. – Національний університет харчових технологій. Київ, 2003.

Дисертаційну роботу присвячено розробці нових технологій бактеріальних концентратів і заквашувальних препаратів на основі пробіотиків для сухих і рідких харчових і кормових молочних функціональних продуктів та біологічно активних добавок. Обґрунтовано та визначено стратегію пошуку штамів високої активності з різних джерел за критеріями, які висуваються до пробіотиків та біохімічними і технологічними властивостями. Узагальнено шляхи розширення функціональної активності заквашувальних культур через модифікацію традиційних заквасок та створення оригінальних за складом бактеріальних композицій з залученням пробіотичних штамів. Теоретично обгрунтовано та створено технології нових бакконцентратів АФ, АЛТ, БМК, заквашувальних культур прямого внесення Старт, СІ-2, БАТП-Ф, Біфідин і продуктів з їх використанням: харчових Біовіт, Фру-фру, кормового Біокорм та БАД у капсульній формі. Функціональну активність розроблених продуктів доведено клінічними випробуваннями. Впроваджено методику застосування бактеріального концентрату БМК та продукту Лактовіт білковий для лікування хронічних тонзилітів у дітей. Кормовий пробіотик Біфідин та продукт Біокорм рекомендовано до використання для профілактики та лікування диспепсій у молодняка сільськогосподарських тварин. Технології бактеріальних препаратів та функціональних продуктів захищено 12 патентами України.

1. Обґрунтовано та визначено напрями розробки нових для України бактеріальних концентратів та заквашувальних препаратів для забезпечення виробництва функціональних харчових та кормових продуктів. Результатом роботи було створення та впровадження у виробництво високоефективних технологій біологічно активних бактеріальних концентратів для сухих таблеткованих продуктів та новітніх технологій заквашувальних препаратів прямого внесення для ферментованих молочних продуктів спеціального призначення.

2. Вперше проведено оцінку промислових штамів молочнокислих бактерій із колекції ТІММ за вимогами, що висуваються до пробіотиків. Як перспективні було відібрано 13 штамів, що показали стійкість до 3-5 інгібіторів, – L. lactis subs. lactis 45, S. salivarius subsp. thermophilus 36-8, 27с, 74 i 30, Lb. acidophilus 20у, 38, 43с, 5DC а з біфідобактерій – B. adolescentis 4400, B. bifidum 4101 та B. longum 4200.

3. У результаті цілеспрямованого пошуку з організму людини та телят було вилучено і одержано в чистій культурі 7 штамів молочнокислих бактерій L. lactis subsp. lactis 3, S. salivarius subsp. thermophilus 66, СТ-4 та 381, Lb. acidophilus 3112 i 7, Lb. delbrueckii subsp. bulgaricus 40 та 2 штами біфідобактерій B. longum 352 і B. animalis 135, які за біологічною активністю можна класифікувати як пробіотичні. Штами B. longum 352 і Lb. acidophilus 7 як найактивніші захищено патентами.

4. Досліджено відношення молочнокислих та біфідобактерій до активної кислотності середовища та кисню. Визначено, що штами кишкового походження характеризуються високою аеротолерантністю та кислоторезистентністю до HCl (рН 3) і молочної кислоти (рН 4). Резистентність до HCl гарантує збереження життєздатності мікроорганізмів під час транзиту повз шлунок, а аеротолерантність та стійкість до молочної кислоти забезпечує їхній високий технологічний потенціал.

5. Узагальнено роль фізико-хімічних властивостей поверхні молочнокислих та біфідобактерій у адгезії до епітеліальних клітин. Як скринінговий метод запропоновано використовувати спрощені моделі адгезії до н-гексадекану та скляних гранул. Показано, що пробіотичні штами здатні закріплюватися як на епітелії кишечника, так і гортані.

6. Визначено компонентний склад і створено 3 нові пробіотичні композиції для сухих функціональних продуктів на основі видів молочнокислих бактерій, що використовуються у виробництві класичних ферментованих продуктів – АЛТ (L. lactis 3, S. thermophilus штами 36-8 і 27с, Lb. acidophilus штами 20у і 38с), лактобацил і кишкового ентерококу – АФ (Lb. acidophilus 20у, E. faecium К-77) та молочнокислих і біфідобактерій – БМК (B. longum 352, S. salivarius ssp. thermophilus 27с і Lb. acidophilus 20у).

7. Показано можливість і шляхи розширення функціональної активності заквашувальних культур через модифікацію традиційних заквашувальних культур та створення нових оригінальних за складом мікроорганізмів композицій зі залученням штамів пробіотиків, що було реалізовано у технологіях нових бактеріальних препаратів СІ-2, Старт, БАТП-Ф і Біфідин.

8. Опрацьовано режими та параметри технологічного процесу одержання бактеріальних концентратів для сухих пробіоз-продуктів, які забезпечують високу чисельність пробіотичних мікроорганізмів (не менше 10¹¹ КУО/г) та біологічну активність (бактерицидна доза < 10 мг).

9. Встановлено, що особливістю технологій бактеріальних концентратів та заквашувальних препаратів, до складу яких залучено біфідобактерії, є метод постадійного внесення компонентів інокуляту.

10. Вперше розроблено вітчизняні технології заквашувальних препаратів прямого внесення для ферментованих молочних продуктів. Удосконалено склад ростового середовища та визначено параметри нагромадження біомаси композицій. Показано, що стандартизація середовищ за вмістом розчинного білка та вуглеводів дозволяє скоротити тривалість нарощування культур до 8 – 9 год, а використання 1-3% сухого знежиреного молока підвищує вихід біомаси у 3-4 рази та загальну чисельність заквашувальної мікрофлори у 10 разів.

11. Досліджено умови стабілізації біомаси бактеріальних композицій. Показано, що концентровані захисні середовища (18-19% сухих сполук) разом з білковими компонентами поживного середовища (загальною часткою у сухому продукті 40—60% його маси) гарантують виживання 97-99% бактерій під час сублімації та стабільність під час зберігання. Термін придатності до використання за температури від 0 до 6 ^оС складає шість місяців, за температури мінус 18 ^оС – один рік. Залучення до складу захисних середовищ 3,0-3,5% NaHCО₃ забезпечує розчинність сухих препаратів заквашувальних культур на рівні 0,5-0,8 мл сирого осаду.

12. Досліджено закономірності функціонування одержаних заквашувальних препаратів при прямому внесенні до молочної основи. Встановлено, що оптимальною є доза препарату 5-10 г/т. Показано, що забезпечення концентрації біфідобактерій у кисломолочних продуктах не нижче регламентованої для пробіотичних продуктів (10⁷ КУО/г) вирішується як на рівні композиційного складу заквашувальної композиції, так і за рахунок рецептурного складу молочної основи.

13. Розроблено як альтернативний варіант відповідного кисломолочного продукту нову біологічно активну добавку до раціону харчування Йогурт сухий в капсулах, в 1г якої міститься не менше 1^.10⁸ КУО пробіотичних мікроорганізмів. Така кількість є гарантом високої функціональної активності БАД при розладах кишкової мікрофлори.

14. У клінічних випробуваннях підтверджено функціональний вплив сухих таблеткованих та кисломолочних функціональних продуктів на організм людини та тварин. Розроблено рекомендації щодо застосування цих продуктів як лікувально-профілактичних засобів при дисбактеріозах різного ступеня.

15. На основі проведених досліджень розроблено 8 нормативних документів на бактеріальні препарати АЛТ, АФ, БМК, СІ-2, Старт, БАТП-Ф і Біфідин для виробництва функціональних продуктів, 1 – на біологічно активну добавку Йогурт сухий в капсулах та 3 – на функціональні продукти Біовіт, Фру-фру і Біокорм.

16. Технології заквашувальних препаратів та продуктів впроваджено у виробництво на Державному дослідному підприємстві бактеріальних заквасок ТІММ (ДДПБЗ) та молочних заводах України. Річний економічний ефект від впровадження технологій препаратів прямого внесення склав 19080 порцій в рік загальною вартістю 160272. Очікуваний економічний ефект прогнозується на рівні 500 тис. порцій на рік загальною вартістю близько 4 млн. грн., а у разі їхнього використання у виробництві ферментованих продуктів – від 15 до 20 грн. з 1 т продукту.

17. Технологію БАД Йогурт сухий в капсулах налагоджено на ДДПБЗ у 2002 році. Поточний обсяг виробництва продукту складає 200 пакувань на місяць. У 2004 році планується збільшення випуску у 1,5 рази.

18. Випуск та реалізацію сухих таблеткованих продуктів серії Лактовіт організовано та налагоджено ТОВ “Біостім”. Річна потреба у бактеріальних концентратах для забезпечення виробництва таблеткованих продуктів Лактовіт становить 300 тис. лікувальних доз в рік, що забезпечує профілактику і лікування близько 4 тис. осіб. Соціальний ефект від впровадження продуктів полягає в оздоровлені населення дорослих і дітей, які потерпають від дисфункцій органів травлення та дисбактеріозів різного ступеня складності.

Публікації автора:

1. Кигель Н.Ф. Новый бактериальный концентрат на основе молочнокислых бактерий для сухих биологических продуктов // Вісник аграрної науки. – 1998. – № 8. – С. 68-71.

   Кігель Н.Ф. Особливості технології виробництва бактеріального концентрату БМК для біологічних продуктів // Вісник аграрної науки. – 1999. – № 7. – С. 62-65.

   Кігель Н. Новий бактеріальний препарат “Біфідин” для тварин та його біологічні властивості // Ветеринарна медицина 1999. – № 10. – С. 8-9.

   Кигель Н.Ф. Новый бактериальный препарат «АФ» на основе молочнокислых бактерий и его биологические свойства // Мікробіол. журнал. – 2000. – 62, № 3. – С. 49-55.

   Кігель Н.Ф. Властивості заквашувальної культури Старт // Вісник аграрної науки. – 2001. – № 2. – С. 58-61.

   Кигель Н.Ф. Технологии кисломолочных продуктов функционального питания // Промышленная теплофизика. – 2002. – 24, Приложение к № 2. – С. 34-43.

   Марушко Ю.В., Кигель Н.Ф., Рожанская А.М., Жолобак Н.М. Изучение микробного ценоза миндалин у здоровых и часто болеющих детей // Микробиол. журнал. – 1999. – 61, № 2. – С. 74-78.

   Чернишова Л.І., Поліщук О.І., Кігель Н.Ф., Фадеєва Л.В. Імунний статус та мікробіоценоз кишечника у дітей, які проживають в зоні радіаційного контролю, після застосування функціонального продукту // Імунологія та алергологія. – 1999. – № 1-2. – С. 154-159.

   Єресько Г., Гуляєв-Зайцев С., Кігель Н., Тарадій Г.К. Левитська Н. “Лактовіт білковий” – продукт нового покоління // Харчова і переробна промисловість. – 1999. – №9. – С. 18-19.

   Ересько Г.А., Кигель Н.Ф., Седина С.А., Науменко О.В., Лукьянчук В.А., Мацелюх Б.П. Получение протопластов стартовых культур лакто- и бифидобактерий с использованием лизоцима для селекции промышленных штаммов // Вісник аграрної науки. – 1999. – № 10. – С. 66-68.

   Романчук И.О., Насырова Г.Ф., Кигель Н.Ф. Повышение выживаемости бактериальных культур в процессе производства лиофилизированных препаратов // Вісник аграрної науки. – 1999. – № 11. – С. 63-65.

   Потемська О.І., Ушакова В.В., Рожанська О.М., Кігель Н.Ф. Антагоністична активність як критерій відбору культур молочнокислих та біфідобактерій // Харчова і переробна промисловість. – 2000. – № 1. – С. 17-19.

   Ересько Г.А., Кигель Н.Ф., Шитова Л.А., Насырова Г.Ф., Романчук И.О. Новый заквасочный препарат в производстве йогурта // Вісник аграрної науки. – 2000. - № 9. – С. 52-54.

   Єресько Г.О., Гуляєв-Зайцев С.С., Кігель Н.Ф., Левитська Н.Г., Тарадій Г.К. Таблетковані продукти “Лактовіт” і “Лактовіт Ф” та особливості технології їх виробництва // Вісник аграрної науки. – 2001. – № 6. – С. 66-68.

   Романчук І.О., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Нова заквашувальна культура для сметани ССК та особливості її використання // Харчова і переробна промисловість. – 2001. - № 6. – С.10-11.

   Кігель Н.Ф., Романчук І.О., Єресько Г.О., Годовіченко О.Г. Новий пробіоз-продукт “Йогурт сухий в капсулах” // Вісник аграрної науки. – 2001. – № 8. – С. 63-65.

   Чернишова Л.І., Лапій Ф.І., Задорожня В.І., Зубкова Н.Л., Поліщук О.І., Макосій Н.Г., Кігель Н.Ф., Вдовенко Р.Т. Вивчення ад‘ювантних властивостей молочнокислих бактерій при ревакцинації оральною поліомелітною вакциною в плацебо-контрольованому дослідженні / The collection of scientific works of the staff members of P/L/Shupyk KMAPE. – 2001. – Tenth edition, book 1. – 337-342.

   Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф., Брик Г.Б. Біокорм для молодняка сільськогосподарських тварин // Вісник агарної науки. – 2001. - № 11. – С. 66-67.

   Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф., Брик Г.Б. Кормовий лікувально-профілактичний продукт “Біокорм” для молодняку сільськогосподарських тварин // Науковий вісник Львівської державної академії ветеринарної медицини імені С.З.Гжицького. – 2001. – 3. – № 2. – С. 66-68.

   Кігель Н.Ф., Левитська Н.Г., Амелічева Л.В. Таблеткований продукт Лактовіт Ф та його вплив на організм дитини // Вісник агарної науки. – 2001. – № 12. – С. 60-62.

   Потемська О.І., Кігель Н.Ф., Тарадій Г.К. Заквашувальна культура БТП-Ф для спеціального молочного напою змішаної ферментації та її властивості // Науковий вісник Національного аграрного університету. – 2001. – № 37 – С. 157-162.

   Романчук І.О., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Вплив умов ферментації на біотехнологічні показники йогуртів // Науковий вісник Національного аграрного університету. – 2001. – № 40 – С. 185-189.

   Кігель Н.Ф., Насирова Г.Ф. Критерії відбору заквашувальних культур // Вісник агарної науки. – 2002. – № 2. – С. 58-60.

   Кігель Н.Ф., Рожанська О.М., Науменко О.В. Дослідження in vitro холестеразної активності лакто- і біфідобактерій як критерій відбору пробіотичних штамів // Вісник агарної науки. – 2002. – № 8. – С. 59-62.

   Потемська О., Кігель Н., Тарадій Г. Заквашувальна культура для ряжанки // Харчова і переробна промисловість. – 2002. – № 9. – С. 25-27.

   Левитська Н.Г., Кігель Н.Ф., Амелічева Л.В., Соломко Г.І. Харчова і біологічна цінність сухого таблеткового продуту “Лактовіт білковий” // Вісник аграрної науки. – 2003. – № 3. – 57-59.

   Кігель Н.Ф., Науменко О.В., Зубкова Н.М. Гідрофобність та адгезивні властивості деяких штамів промислових молочнокислих бактерій // Вісник аграрної науки. – 2003. – № 4. – С. 61-65.

   Науменко О.В., Жукова Я.Ф., Насирова Г.Ф., Кігель Н.Ф. Вплив терміну зберігання на властивості функціональних молочних продуктів // Молочна промисловість. – 2003. – № 2(5). – С. 34-36.

   Єресько Г.О., Кігель Н.Ф., Жоган Г.В. Кислоторезистентність промислових штамів молочнокислих бактерій // Вісник аграрної науки. – 2003. – № 9. – С. 63-66.

   Патент 23320 А. С12N 1/20, А23 С9/12. Штамм Bifidobacterium longum, який використовується у виробництві бактеріальних препаратів та ферментованих молочних продуктів / С.А.Сєдіна, С.В.Довженко, О.А.Науменко, Н.Ф.Кігель. – Опубл. 31.08.98, Бюл. № 4.

   Патент UA 51770 С2, С12N 1/20// (C12N 1/20, C12R 1:23). Штам бактерій Lactobacillus acidophilus, що використовується у виробництві заквашувальних культур та функціональних молочних продуктів / Н.Ф. Кігель, Г.К.Тарадій. – Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12.

   Патент 39508 А Україна, МКІ А 23 С 9/123, С 12 N 1/20. Спосіб одержання йогурту сухого в касулах / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, І.О.Романчук, О.Г.Годовіченко. – Опубл. 15.06.2001, Бюл. № 5.

   Патент 20648 А. А61К 35/66, А61К 38/02. Сухий молочний таблеткований продукт “Лактовіт білковий” для лікувально-профілактичного харчування та спосі б його одержання / Г.А.Ересько, Н.Ф.Кігель, С.А.Седина, С.С.Гуляєв-Зайцев, Н.Г. Макосій. – Опубл. 27.02.98, Бюл. №1.

   Патент 22774 А А61К 35/66, А61К 47/26. Сухий вуглеводний продукт лікувально-профілактичної дії “Лактовіт” / С.С.Гуляєв-Зайцев, Н.Г.Макосій, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Г.О. Ересько. – Опубл. 30.06.98, Бюл. № 3.

   Патент 22655 А С12N 1/20, А23 С23/00. Бактеріальний концентрат “Старт”, що використовується для одержання функціональних продуктів / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, О.М.Рожанська. – Опубл. 07.04.98, Бюл. № 3.

   Патент 24770 А. С 12 N 1/20; А 23 К 1/18. Спосіб одержання бактеріального концентрату “Біфідин” для кормових продуктів / Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Н.О. Вергелесова. – Опубл. 25.12.98, Бюл. № 6.

   Патент UA 24636 А, С12N 1/20; А23 С9/12. Спосіб одержання бактеріального концентрату БМК для виробництва продуктів функціонального харчування / Г.О.Єресько, Н.Ф.Кігель, С.А.Сєдіна. – Опубл. 30.10.98, Бюл. №5.

   Деклараційний патент 30729 А Україна, А 23 С 9/12. Спосіб одержання сухого бактеріального препарату для ферментованих молочних продуктів / Г.О.Єресько, Г.Ф.Насирова, І.О.Романчук, Н.Ф.Кігель. – Опубл. 15.02.2001, Бюл. № 1.

   Деклараційний патент 33321 А Україна, С 12 N 1/20. Спосіб одержання кисломолочного продукту “Біовіт” / Г.О.Єресько, Л.В.Масіч, О.В.Вознюк, Н.Ф.Кігель, Н.Л.Звягінцева, В.В.Коптєва. – Опубл. 29.12.1999, Бюл. № 8.

   Деклараційний патент 521221 А Україна, А23С9/12. Спосіб виробництва кисломолочного продукту / Г.О.Єресько, Л.А.Млечко, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, Н.О.Вергелесова. – Опубл. 16.12.2002, Бюл. № 12.

   Патент 57022. А 23 С 11/00; А 23 К 1/08. Спосіб виробництва кормового продукту “Біокорм” / Г.О.Єресько, Г.Б.Брік, Н.Ф.Кігель, Г.К.Тарадій, В.М.Самойчук – Опубл. 16.06.2003, Бюл. № 6.

   Оксамитний М.К., Тютюн О.I., Кiгель Н.Ф., Тарадiй Г.К. Мiкроби- антагонiсти збудникiв шлунково кишкових захворювань тварин // Збiрник статей науково-практичноi конференцii «Збереженнiсть молодняка с/г тварин – запорука розвитку тваринництва України». – Харкiв, 1994 р. – С. 106-108.

   Романчук І.О., Кігель Н.Ф., Годовіченко О.Г. Нові види вітчизняних заквашу вальних препаратів // Наукові праці УДУХТ. – Київ: УДУХТ, 2001. – № 10. – С. 35.

   Потемська О.І., Тарадій Г.К., Кігель Н.Ф. Визначення технологічних параметрів виробництва кисломолочного продукту на основі заквашу вальної культури БТП-Ф // Наукові праці УДУХТ. – Київ: УДУХТ, 2001. – № 10. – С. 35-36 .

   Шитова Л.А., Сєдiна С.А., Кiгель Н.Ф. Технологiя вершкового йогурту // Тези доп. Всеукраiнськоi науково-технiчноi конференцii "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Киiв, 17-20 жовтня 1995 р. С. 177.

   Єресько Г.О., Сєдiна С.А, Довженко С.В., Кiгель Н.Ф. Новий бактерiальний концентрат для продуктiв дитячого харчування // Тези доп. Всеукраiнськоi науково-технiчноi конференцii "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Киiв, 17-20 жовтня 1995 р. С.164.

   Єресько Г.О., Кiгель Н.Ф., Тарадiй Г.К., Макосiй Н.Г. Розробка технології виробництва пробіоз-продуктів на основі молочнокислих мікроорганізмів для дитячого та дієтичного харчування // Матерiали науково-практичноi конференцii "Науково-технологiчне забезпечення збiльшення виробництва конкурентоспроможних продуктiв для дитячого харчування". – Одеса, 1995. С. 70.

   Єресько Г.О., Сєдiна С.А., Довженко С.В., Кiгель Н.Ф. Новий бактерiальний концентрат для продуктiв дитячого харчування // Тези доп. Всеукраїнської науково-технiчної конференцiї "Розробка та впровадження прогресивних технологiй та обладнання у харчову та переробну промисловiсть", Київ, 17-20 жовтня 1995 р. – К.: УДУХТ, 1995. – С.164.

   Kirik D., Shablovskaja E., Selnikova O., Polishuk E., Pinchuk I., Kigel N. Prospects for use of the new lactobacteria-based product in treatment and prevention of intestinal infection // Abstracts of the World Congress of Pediatric Infectious Diseases. 5^th Interamerican Congress of Pediatric Infectious Diseases. – September 4-7, 1996. Convention Center. Acapulco, Gro.Mexico. – P. 40-41.

   50. Макосій Н.Г., Гуляєв-Зайцев С.С., Кігель Н.Ф., Тарадій Г.К. Розроблення технології виробництва продуктів типу “Лактовіт” // Тез. доп. Міжнародної науково-технічної конференції “Розроблення та впровадження прогресивних ресурсоощадних технологій та обладнання в харчову та переробну промисловість”, м. Київ, 21-24 жовтня 1997 р. – К.: УДУХТ, 1997. – С. 71.

   51. Polishchuk E., Kigel N. New probiotic product and correction of microecological disorders in children // Bioscience and microflora. – 1997. – 16, № 2. – P. 29.

   52. Чернишова Л.І., Сельникова О.П., Поліщук Є.І., Галазюк Л.В., Лапій Ф.І., Кігель Н.Ф. Взаємозв’язок нормальної мікрофлори та системи фагоцитозу у дітей / Труди ІІ-ї конференції Асоціації дитячих лікарів України “Лікувально-профілактичне харчування та пробіотики в педіатрії” 1-3 червня 1998 р. Київ. – C. 131.