Modern aspects of probiotic microorganisms' microencapsulation

Abstract

Numerous studies in recent years have shown that the gut microbiome plays an important role in maintaining various physiological processes in the body, including digestion, metabolism, immune system function, defense against pathogens, biosynthesis of unique metabolites, elimination of toxins, and regulation of the function of the gut-brain axis. Th e gut microbiota is infl uenced by the way of birth, child’s feeding, genetic background, and lifestyle, including diet, exercises, medication, stress, and general host’s health. Intestinal microbial populations can vary signifi cantly from person to person, including healthy individuals. Unfavorable changes in the microbial composition and in its functions are characteristic of dysbiosis and indicate pathological disorders in the body [1]. Th e introduction of pro-, pre-, synbiotics and their other derivatives into the body, as well as transplantation of fecal microbiota, can restore the disturbed microbiota of the gastrointestinal tract (GIT). Th ere is now a growing interest in functional innovative foods as ideal carriers for probiotics. However, many commercial probiotic products are ineff ective because the benefi cial bacteria they contain do not survive food processing, storage, and passage through the upper GIT. Th erefore, modern eff ective strategies are needed to improve the stability of probiotic microorganisms. One of the such strategies is a modern microencapsulation method. Using this technology in the manufacture of functional foods allows maintaining the stability of probiotic microorganisms during storage, protects them from the aggressive conditions of the GIT, and promotes their colonization on the mucous membrane of the large intestine. To achieve better protection and controlled release of probiotics, alginate microgels are most widely used as microcapsule shells.

Численні дослідження останніх років показали, що кишковий мікробіом відіграє важливу роль у підтрим- ці різних фізіологічних процесів в організмі, включаючи травлення, метаболізм, роботу імунної системи, захист від патогенів, біосинтез унікальних метаболітів, виведення токсинів і регулювання функції вісі ки- шечник-мозок. Мікробіота кишечника формується під впливом багатьох факторів: способу народження і вигодовування немовляти, генетичного фону та способу життя, включаючи дієту, фізичні навантаження, прийом лікарських препаратів, стрес та загальний стан здоров›я господаря. Популяції кишкових мікроор- ганізмів можуть істотно відрізнятися в різних людей, зокрема і здорових. Несприятливі зміни в мікробному складі та в його функціях є характеристикою дисбіозу та свідчать про патологічні порушення в організмі [1]. Введення в організм про-, пре-, синбіотиків та інших похідних, а також трансплантація фекальної мікро- біоти здатні відновлювати порушену мікробіоту шлунково-кишкового тракту. В даний час зростає інтерес до функціональних інноваційних продуктів харчування як ідеальних носіїв для пробіотиків. Однак, багато комер- ційних пробіотичних продуктів неефективні, оскільки корисні бактерії, що входять до їх складу, не вижива- ють при процесингу харчових продуктів, зберіганні та проходженні через верхні відділи шлунково кишкового тракту. Отже, необхідні сучасні ефективні стратегії підвищення стабільності пробіотичних мікроорганізмів. Однією з таких стратегій є сучасний метод мікрокапсулювання. Застосування такої технології при виготовленні функціональних продуктів харчування дозволяє підтримувати стабільність пробіотичних мікроорганізмів при зберіганні, захищає їх від агресивних умов шлунково-кишкового тракту та сприяє їх колонізації на слизовій оболонці товстого кишечника. Для досягнення кращого захисту та контрольованого вивільнення пробіотиків найбільш широко використовують альгінатні мікрогелі як матеріал для оболонок мікрокапсул.