Живое — реально, а не номинально. В ИТМО вывели формулу пробиотического пива

Вот уже несколько лет молодые ученые в университете ИТМО под руководством профессора Татьяны Мелединой изучают возможность создания пробиотического пива. Соединение привычного вкуса и приятных бонусов в виде улучшения работы ЖКТ и укрепления иммунитета — это задача, которую успешно реализуют в лаборатории. Profibeer пообщался с заведующим лабораторией технологии напитков, преподавателем Дмитрием Маньшиным. Ученый рассказал, почему самый подходящий стиль для пробиотического пива — это вайцен, возможно ли чисто технически «подружить» полезные микроорганизмы с алкоголем и получится ли смиксовать пробиотики с пользой фруктов в одном пивном бокале.

Дмитрий Маньшин с Татьяной Викторовной Мелединой

Кто такие Saccharomyces boulardii

— Моя кандидатская диссертация, работу над которой я заканчиваю, посвящена использованию штамма Saccharomyces boulardii в производстве пива и других ферментированных напитков, — говорит Дмитрий. — На данный момент это единственный известный науке штамм дрожжей с доказанной пробиотической активностью. Хотя в ГОСТе его нет, Saccharomyces boulardii указан в фармакопейных статьях*.

Saccharomyces boulardii — разновидность элевых дрожжей, тропический штамм, обнаруженный французским микробиологом Анри Буларом в начале 1920-х годов, когда тот путешествовал по Азии. Эти дрожжи начали использовать как средство от несварения, и до сих пор они входят в состав лекарственных препаратов, выписываемых для нормализации кишечной микрофлоры.

— Эти дрожжи выделяют ряд метаболитов, полезных для пищеварения, — поясняет Дмитрий Маньшин. — Во-первых, это органические кислоты, во-вторых — ферменты. Кроме того, клетки Saccharomyces boulardii способны сорбировать на своей поверхности патогенную микрофлору, которая порой случайно оказывается в нашем ЖКТ. Наконец, эти дрожжи обеспечивают иммуномодулирующий эффект. 

Saccharomyces boulardii собственной персоной. Чашки Петри с чистыми культурами дрожжей S.boulardii; W-68; 34/70

Однако при упоминании пробиотиков чаще подразумевают не дрожжи, а бактерии. ГОСТ «Продукты функциональные пищевые» относит к пробиотическим микроорганизмам лактобациллы (Lactobacillus), бифидобактерии (Bifidobacterium), пропионовокислые бактерии (Propionibacterium) и стрептококки вида Lactococcus рода Streptococcus thermophilus. Некоторые из этих микроорганизмов тоже можно добавить в пиво, как попытались сделать, например, ученые из Португалии. Но у бактерий есть точка уязвимости — чувствительность к альфа-кислотам.

— Пробиотические бактерии — грамположительные*. Как следствие, они восприимчивы к альфа-кислотам хмеля, который оказывает по отношению к ним антимикробный эффект. Альфа-кислоты нарушают ферментативную активность и транспорт питательных веществ, останавливая рост и в конечном итоге убивая клетку. Ученые из Сингапура пытались подобрать наименее чувствительные к альфе штаммы бактерий, но пока эта проблема не решена окончательно. Мы решили пойти по другому пути и попробовали сбродить пиво упомянутым штаммом дрожжей, которые абсолютно лояльны к хмелю, как и классические пивные дрожжи.

«Эти дрожжи «не любят» мальтозу, но мы умеем ими манипулировать»

А вот чем они отличаются от привычных Saccharomyces cerevisae и Saccharomyces pastorianus, так это тем, что плохо ассимилируют мальтозу. Поэтому пиво с Saccharomyces boulardii рискует остаться недоброженным, с остаточными сахарами и низким содержанием алкоголя, до 1,5% abv. К счастью, научные сотрудники придумали, как управлять аппетитом дрожжей:

— Мальтоза — основной дисахарид в составе пивного сусла из числа сбраживаемых. Saccharomyces boulardii хоть и потребляют ее, но не слишком любят. Мы нашли технологические способы «манипулировать» дрожжами и увеличивать потребление мальтозы. Начальная плотность сусла, температура и степень аэрации влияют на активность мальтазопермиаз — транспортных белков, доставляющих мальтозу в клетки. Если правильно комбинировать эти факторы, можно получить удовлетворительный результат.

Владея этими приемами, технологи могут как усилить сбраживание мальтозы, так и свести ее потребление дрожжами к минимуму. Это позволяет сварить безалкогольное пиво на основе Saccharomyces boulardii, что особенно актуально, когда речь идет о здоровых функциональных продуктах. 

— За счет тех же технологических приемов мы можем перевести дрожжи в мальтозанегативную форму. Такими являются штаммы, которые используются по всему миру для производства безалкогольного пива. Плюс в том, что нам не нужно прибегать к прерванному брожению, которое отрицательно сказывается на органолептике.

На фото: тест на сахаралитическую активность дрожжевых культур

Пробиотики и алкоголь: тандем возможен?

Но может ли пробиотическое пиво быть алкогольным? По словам Дмитрия Маньшина, однозначного ответа на этот вопрос нет даже у его коллег, ученых-технологов:

— При создании пробиотического пива руководствоваться мы будем ГОСТом на функциональные продукты питания и ГОСТами на пиво и пивные напитки. С одной стороны, ни в одном из них нет прямого запрета на то, чтобы алкогольная продукция была обогащена полезными добавками. Чтобы назвать продукт пробиотическим, нужно всего лишь соблюсти условие: не менее 1 000 000 клеток на один миллилитр. Это требование мы легко можем обеспечить. Но я уверен, что попытка сертифицировать наше пиво как функциональное обречено не неудачу. Это подсказывает элементарная логика. Провернуть подобное можно лишь с безалкогольным пивом.

Также Дмитрий ссылается на то, что приписывать алкоголю полезные свойства запрещает закон о рекламе. Это обстоятельство будет затруднять продвижение и позиционирование алкогольного пива с пробиотиками в России.

При этом, по словам Дмитрия Маньшина, чисто технически присутствие этанола не сводит на нет действие пробиотика: 

— Штамм Saccharomyces boulardii достаточно спиртоустойчив. При 8-9 объемных процентах все еще можно наблюдать достаточную бродильную активность. 

Действительно живое пиво

Наращивание (простое периодическое культивирование) чистых культур дрожжей

Пробиотическое пиво — действительно живое, и на сей раз это не просто фигура речи или маркетинговый ход. Поэтому для него особенно важны условия хранения.

— Для пробиотических продуктов важно, чтобы микроорганизмы в их составе дошли до потребителя в живом виде. И, конечно, пробиотическое пиво должно быть непастеризованным и нефильтрованным. Хранить такой продукт необходимо на холодной полке. И даже в таком случае срок его годности —  в районе месяца.

Разливать такое пиво недоброженным, чтобы поддержать жизнеспособность микроорганизмов, не следует. Дело в том, что в клетках есть запас гликогена, который они будут расходовать на протяжении срока хранения. К тому же, их метаболизм существенно снизится при условии нахождения в холодильнике, ведь Saccharomyces boulardii — элевые дрожжи, и даже 5 °C для них – уже довольно низкая температура.

Увеличить срок годности пробиотического пива поможет капсулирование.

— Эта технология подразумевает введение пробиотиков в продукт не просто в виде взвешенных клеток, а в капсулированном виде, — объясняет Дмитрий. — В этом случае свойства пробиотиков защищают нано-капсулы. Для капсуляции используется какой-либо материал, имеющий разветвленную структуру и большое количество пор — например, альгинат или  хитозан.  Капсулу часто называют оболочкой, материалом-носителем или матрицей.

Важно не только сохранить микроорганизмы живыми до момента употребления, но и убедиться, что они принесут пользу, оказавшись в ЖКТ человека. По словам Дмитрия, при попадании в желудок Saccharomyces boulardii выдерживают его кислую среду. 

— Было проведено много исследований  in vitro, связанных с моделированием ЖКТ-транзита Saccharomyces boulardii. Штамм продемонстрировал высокий процент выживаемости — около 90%.

«Партнеры оценили наш вайцен. Попадание в стиль состоялось!»

В лаборатории технологии напитков с 2020 года экспериментируют с Saccharomyces boulardii. Ученые хорошо изучили свойства этих дрожжей и подобрали стиль пива, который идеально соответствует их характеристикам:

— Мы заметили, что у них довольно высокая фенольность, как у штаммов, которые используют для производства пшенички, — рассказывает Дмитрий. —  А если учесть, что пробиотическое пиво должно быть непастеризованным и нефильтрованным, то выбор становится очевиден — это вайцен. К слову, мы давали дегустировать образцы индустриальным партнерам, они остались довольны нашим пшеничным пивом. Значит, попадание в стиль состоялось. 

Соковые бомбы и смузи — это, напротив, не самые подходящие стили для пива с пробиотиками.

Поскольку пробиотическое пиво — живой продукт, оно плохо сочетается со сладкими добавками вроде фруктовых пюре и соков. Последние содержат «съедобные» для дрожжей сахара, а значит, брожение продолжится в бутылке. Крепость напитка вырастет и не будет соответствовать заявленной на этикетке, да в целом продукт получится нестабильным. 

— Но помимо пробиотиков существуют так называемые постбиотики, ими и можно обогатить сладкие сорта, — говорит Дмитрий Маньшин. — С постбиотиками мы тоже экспериментировали. Это продукты, в которых содержатся продукты метаболизма микроорганизмов либо компоненты их клеток, тоже обладающие полезными свойствами. Например, полисахариды клеточных стенок — бета-глюканы и маннопротеины. Клеточные стенки — естественный сорбент, а значит, им можно найти применение в функциональном питании. Выделяют полисахариды, в частности, из отработанных пивных дрожжей. Делается это легко: клетки подвергаются автолизу — естественному разрушению под действием собственных ферментов. После с помощью центрифуги или сепаратора разделяют две основные фракции, которые образуются в процессе — клеточные стенки и дрожжевой экстракт.

Фармакопея Евразийского экономического союза* — перечень требований и положений, которые устанавливают предельный допустимый уровень качества лекарственных средств на территории ЕАЭС. Включает в себя официальные сведения, общие разделы, фармакопейные статьи и приложения.

Грамположительные бактерии* — одна из двух основных групп бактерий, которые отличаются структурой клеточной стенки. Их клеточная стенка более толстая, а внешняя мембрана отсуствует. Замечено, что грамположительные бактерии более уязвимы перед действием антибиотиков, чем грамотрицательные. 

Яна Таранова