name: Обоснование, практическая реализация технологий и товароведная оценка биоактивных добавок, полученных из клеточных культур растений in vitro
keyword_list: биологически активные добавки биологически активные вещества культуры клеток и органов растений рынок биоактивных добавок хроматография экстракция товароведная оценка
abstract: Объекты: Надземные части и семена растений – шлемника байкальского (Scutellaria baicalensis), шлемника андрахновидного (Scutellaria andrachnoides), окопника лекарственного (Symphytum officinale), тысячелистника обыкновенного (Achillea millefolium), любки двулистной (Platanthera bifolia), лапчатки белой (Potentilla alba), лимонника китайского (Schisandra chinensis), медуницы лекарственной (Pulmonaria officinalis); каллусные, суспензионные и корневые культуры растений – S. baicalensis, S. andrachnoides, S. officinale, A. millefolium, P. bifolia, P. alba, S. chinensis; индивидуальные биологически активные вещества, выделенные из экстрактов клеточных культур растений; биологически активные добавки на основе комплекса вторичных метаболитов, выделенных из экстрактов клеточных культур растений; капсулы на основе растительных гидроколлоидов.
  Цель: исследование и разработка научных и технологических аспектов получения биологически активных добавок на основе вторичных метаболитов, выделенных из клеточных культур растений in vitro, их товароведная оценка и анализ перспектив практического использования. 
  Методология и методы исследования. Исследование состоит из теоретического, экспериментального и практического блоков. Для реализации поставленных задач применялись общенаучные и специальные методы: сбора, обработки и анализа научной информации, органолептические, физико-химические (высокоэффективная жидкостная хроматография, ИК-спектроскопия) и микробиологические методы определения показателей исследуемых объектов. 
  Теоретические и практические результаты: 
  Изучены объем, структура и динамика отечественного и мирового рынка продуктов на основе растительного сырья в 2016–2021 гг. Установлено, что использование биологически активных веществ растительного происхождения в пищевой и нутрицевтической промышленности имеет тенденцию к росту, а популярность продукции из растительного сырья увеличивается с каждым годом. Показано, что на сегмент биоактивных добавок в форме капсул и таблеток приходится 54,9 % (в денежном выражении) на глобальном рынке. На основе изучения объема, структуры и динамики рынка предложен прогноз развития производства функциональных продуктов питания, в том числе БАД к пище на основе биологически активных веществ растительного сырья, на период до 2030 года. К 2030 году ожидается рост рынка растительного сырья на 5,9–13,6 % (консервативный и позитивный сценарии, соответственно) и рост рынка биоактивных добавок на основе БАВ растений – на 8,5–20,5 % в денежном выражении по отношению к 2020 году.
  Проведена товароведная оценка продукции на основе растительного сырья, представленной на российском рынке: настоек на основе шлемника байкальского, окопника лекарственного, лимонника китайского, лапчатки белой. Выбраны объекты исследования – растения, произрастающие в Кемеровской области (шлемник байкальский, шлемник андрахновидный, окопник лекарственный, тысячелистник обыкновенный, любка двулистная, лапчатка белая, лимонник китайский, медуница лекарственная), для которых установлено высокое содержание соединений фенольной природы: флавоноидов, тритерпеноидов, фенолкарбоновых кислот, оксикоричных кислот.
  Получены каллусные, суспензионные и корневые культуры выбранных видов растений – продуценты биологически активных веществ. Для всех видов клеточных культур in vitro растений определены ростовые характеристики. Проведен анализ качественного и количественного состава БАВ (флавоноидов, фенольных кислот, каротиноидов, эфирных масел, гликозидов, витаминов С и Е) в биомассе каллусных, суспензионных и корневых культур растений, на основании результатов которого для дальнейших исследований по подбору параметров экстракции БАВ выбраны: корневые культуры шлемника байкальского, шлемника андрахновидного, окопника лекарственного, лапчатки белой; суспензионные культуры тысячелистника обыкновенного; каллусные культуры любки двулистной, лимонника китайского, медуницы лекарственной.
  С использованием методологии многофакторного эксперимента оптимизированы параметры экстракции комплекса биологически активных веществ из биомассы каллусных, суспензионных и корневых культур растений: экстрагент – этиловый спирт (30, 50, 70 об. %), температура экстракции – от 30 до 50 °С (в зависимости от вида растения), продолжительность экстракции – 4–6 ч (в зависимости от вида растения).
  Проанализированы физико-химические свойства, компонентный состав и показатели безопасности экстрактов, полученных из биомассы каллусных, суспензионных и корневых культур растений. В экстракте корневой культуры лапчатки белой установлено высокое содержание галловой кислоты (57,02 мг/мл) и кверцетина (43,17 мг/мл); в экстракте каллусной культуры любки двулистной – трицина (29,42 мг/мл), апигенина (20,21 мг/мл), формононетина (8,05 мг/мл), галловой кислоты (8,47 мг/мл); в экстракте каллусной культуры медуницы лекарственной – п-кумаровой кислоты (41,47 мг/мл), тритерпенового сапонина (35,16 мг/мл), феруловой (15,07 мг/мл) и кофейной (13,29 мг/мл) кислот; в экстракте корневой культуры окопника лекарственного – м-метоксибензойной (30,05 мг/мл), кофейной (25,40 мг/мл) и хлорогеновой (14,73 мг/мл) кислот; в экстракте каллусной культуры лимонника китайского – кофейной кислоты (18,93 мг/мл), апигенин-7-глюкозида (11,46 мг/мл), карвакрола (8,17 мг/мл), галловой кислоты (5,72 мг/мл); в экстракте каллусной культуры тысячелистника обыкновенного – кофейной кислоты (22,21 мг/мл), цинарозида (14,55 мг/мл), 4,5-дикофеоилхинной кислоты (12,70 мг/мл), апигенина (11,15 мг/мл); в экстракте корневой культуры шлемника байкальского – байкалина (19,31 мг/мл), необайкалина (15,33 мг/мл), скутеллареина (14,87 мг/мл); в экстракте корневой культуры шлемника андрахновидного – вогонозида (8,56 мг/мл), байкалина (5,179 мг/мл), вогонина (4,98 мг/мл). Выявлено соответствие всех полученных экстрактов по химическим и микробиологическим показателям безопасности требованиям ТР ТС 021/2011.
  Проведена оценка антимикробных и антиоксидантных свойств экстрактов, полученных из биомассы клеточных культур растений, в экспериментах in vitro. Все экстракты проявляют высокую или умеренную антимикробную активность по отношению к тест-штаммам: E. coli, C. albicans, B. cereus, P. aeruginosa, E. faecium, K. pneumonia, H. pylori, S. viridans, S. bovis, P. gingivalis, A. baumannii, B. burgdorferi, P. acnes, A. actinomycetemcomitans, S. intermedius. Для всех экстрактов доказано наличие антиоксидантных свойств, максимальная антирадикальная активность характерна для экстрактов корневой культуры лапчатки белой, минимальная – для экстрактов корневой культуры окопника лекарственного.
  Предложены схемы выделения и очистки индивидуальных БАВ из экстрактов клеточных культур растений методом препаративной высокоэффективной жидкостной хроматографии, позволяющие  выделить целевые биологически активные вещества со степенью очистки не менее 95 %: мангиферин, кверцетин и кверцетин-рамнопиранозид из экстракта корневой культуры лапчатки белой; апигенин, нарингенин, мирицетин, тритерпеновые сапонины и биофлавоноиды из экстракта каллусной культуры любки двулистной; розмариновая, кофейная, хлорогеновая кислоты, рутин, кверцетин, тритерпеновые сапонины из экстракта каллусной культуры медуницы лекарственной; розмариновая, кофейная, хлорогеновая кислоты, пирролизидиновые алкалоиды из экстракта корневой культуры окопника лекарственного; урсоловая, олеаноловая, хлорогеновая кислоты, кверцетин, апигенин, апигенин-7-глюкозид из экстракта каллусной культуры лимонника китайского; кофейная кислота, апигенин, рутин, терпеноиды и кумарины из экстракта суспензионной культуры тысячелистника обыкновенного; транс-коричная кислота и байкалин из экстрактов корневых культур шлемника байкальского и шлемника андрахновидного. Выделенные и очищенные биологически активные вещества идентифицированы методом ИК-спектроскопии.
  Экспериментально обоснован компонентный состав и предложена принципиальная схема получения капсулированных форм биологически активных добавок на основе комплекса вторичных метаболитов, выделенных из экстрактов клеточных культур растений. Исследованы показатели качества, а также деградация в модельных биорелевантных средах и хранимоспособность капсул БАД. Научно обоснована безопасность применения биологически активных добавок на основе вторичных метаболитов, выделенных их клеточных культур растений in vitro. Доказано, что разработанные БАД характеризуются антиоксидантной и антимикробной активностью.
  Разработана и утверждена техническая документация (технические условия, технологическая инструкция) по производству биологически активных добавок на основе комплекса вторичных метаболитов, выделенных из экстрактов клеточных культур растений.
  Созданы оригинальные технические решения (новизна подтверждена патентами РФ), которые прошли апробацию на предприятиях отрасли: АО «Кемеровская фармацевтическая фабрика», ООО «С-Фарм».
  Проведена оценка экономической эффективности новых БАД, свидетельствующая о высокой рентабельности создаваемого производства биологически активных добавок на основе комплекса биологически активных веществ, полученных из экстрактов каллусных, суспензионных культур клеток и корневых культур in vitro растений и приемлемом, с точки зрения экономической эффективности инвестиций, сроке окупаемости (3 года и 1 месяц), что подтверждает актуальность разработанной технологии.
  Область применения: производство биологически активных добавок на основе комплекса вторичных метаболитов, выделенных из экстрактов клеточных культур растений, обладающих терапевтическим потенциалом.
chairman_dissertation_council.name: Дмитрий
chairman_dissertation_council.surname: Бородулин
chairman_dissertation_council.patronymic: Михайлович
chairman_dissertation_council.position: Директор Института инженерных технологий, заведующий кафедрой «Инженерный дизайн»
chairman_dissertation_council.degree: Доктор технических наук
chairman_dissertation_council.rank: Профессор
chairman_dissertation_council.wos_research_id: F-1784-2014
chairman_dissertation_council.scopus_author_id: 57190973304
chairman_dissertation_council.rinc_id: 279181
chairman_dissertation_council.territory: РОССИЯ
organization_supervisor.name: Александр
organization_supervisor.surname: Просеков
organization_supervisor.patronymic: Юрьевич
organization_supervisor.position: Ректор
organization_supervisor.territory: РОССИЯ
rubrics.code: 65.09.05
rubrics.name: Пищевая ценность и контроль качества сырья и продуктов
rubrics.code: 65.09.03
rubrics.name: Состав, свойства и методы исследования сырья и продуктов
rubrics.code: 62.99.11
rubrics.name: Состав и сохранность пищевых продуктов. Функциональные продукты питания
rubrics.code: 62.09.37
rubrics.name: Растительное сырье
oecds.code: 02.11.JY
oecds.name: FOOD SCIENCE & TECHNOLOGY
oecds.code: 02.09.QE
oecds.name: MATERIALS SCIENCE, BIOMATERIALS
speciality_codes.name: Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ
speciality_codes.code: 05.18.07
speciality_codes.name: Технология и товароведение пищевых продуктов функционального и специализированного назначения и общественного питания
speciality_codes.code: 05.18.15
supervisors.fio: Просеков А.Ю.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
supervisors.fio: Козлова О.В.
supervisors.scientific_degree: Доктор технических наук
supervisors.speciality_code: Биотехнология пищевых продуктов и биологических активных веществ
supervisors.responsible_type: Научный руководитель
opponents.fio: Верещагин А.Л.
opponents.scientific_degree: Доктор химических наук
opponents.speciality_code: Физическая химия
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Лодыгин А.Д.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология мясных, молочных и рыбных продуктов и холодильных производств
opponents.responsible_type: Оппонент
opponents.fio: Мотовилов О.К.
opponents.scientific_degree: Доктор технических наук
opponents.speciality_code: Технология и товароведение пищевых продуктов функционального и специализированного назначения и общественного питания
opponents.responsible_type: Оппонент
protection_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" КЕМГУ КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
protection_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
protection_organization.ogrn: 1034205005801
protection_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
protection_organization.supervisor_surname: ПРОСЕКОВ
protection_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
protection_organization.organization_type: Организация
protection_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
protection_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения
author_organization.short_name: ФГБОУ ВО "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ" КЕМГУ КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
author_organization.name: ФЕДЕРАЛЬНОЕ ГОСУДАРСТВЕННОЕ БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ "КЕМЕРОВСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ"
author_organization.ogrn: 1034205005801
author_organization.supervisor_name: АЛЕКСАНДР
author_organization.supervisor_surname: ПРОСЕКОВ
author_organization.supervisor_patronymic: ЮРЬЕВИЧ
author_organization.organization_type: Организация
author_organization.okogu: Министерство науки и высшего образования Российской Федерации
author_organization.okopf: Федеральные государственные бюджетные учреждения