Аннотация результатов, полученных в 2024 году
Первый год проекта на тему «Биополимерные гели как структуры пищи: «умные» ингредиенты и пищевые инкапсуляторы» был посвящен реализации исследований по трём основным направлениям: 1. Разработка новых рецептурных составов пищевых биополимерных гелей и изучение их свойств, включая текстурные, физико-химические, микроструктурные и сенсорные. Установление окислительной стабильности, условий и сроков хранения. 2. Разработка технологии антипригарного эмульсионного геля на биологической основе, изучение его свойств, включая текстурные, физико-химические, микроструктурные и сенсорные. Установление окислительной стабильности, условий и сроков хранения. 3. Проведение тестирования безопасности и переносимости изделий, изготовленных с применением разработанного эмульсионного геля на лабораторных животных. В текущем исследовании для создания эмульсионных гелей (бигелей) были использованы различные рецептурные ингредиенты: вода питьевая, альгинат натрия, агар-агар, ксантановая камедь, пчелиный и подсолнечный воски, растительные масла (подсолнечное масло, подсолнечное высокоолеиновое масло, масло виноградных косточек). Разработанные эмульсионные гели были включены в рецептурные составы кондитерских изделий и в состав антиадгезионного пищевого покрытия для индустрии питания. Главным преимуществом разработанных эмульсионных гелей является их улучшенная стабильность по сравнению с эмульсиями, гидрогелями и олеогелями. Эта улучшенная физико-химическая стабильность объясняется коллоидной дисперсией одной фазы в другой, что делает такие матрицы весьма подходящими и идеальными для использования в будущем в различных пищевых технологиях. Проведены исследования по оценке влияния соотношения гидрогель: олеогель на качество эмульсионных гелей по физико-химическим и текстурным свойствам. Анализ микроструктуры олеогелей показал, что увеличение количества органогелатора (природного воска) для формирования гелевой фазы привело к уплотнению структуры олеогеля. Распределение частиц по размерам было изучено в составах эмульсионных гелей, которые демонстрировали себя как плотные матрицы, имели высокий уровень сферичности частиц гидрогеля и не разделялись на фазы. Таким образом, проведенными исследованиями установлено, что плотность гелевой матрицы и вязкоупругие свойства отвечают за более дисперсную фазу гидрогеля, и макростабильность может сильно влиять на свойства эмульсионных гелей при включении в сложную пищевую матрицу. Анализ профиля текстуры предоставил информацию о таких свойствах, как прочность и адгезия (связность), которые дают представление о микро- и макроструктуре эмульсионных гелей при пережевывании. Увеличение количества гидрогеля в составе эмульсионного геля приводило к повышению прочности и адгезивности, что объясняется увеличением числа дополнительных водородных связей. В целом увеличение количества гидрогеля позволило сформировать эмульсионные гели с улучшенными механическими свойствами и более высокой термоустойчивостью. Полученные научные результаты показали возможность разработки эмульсионных гелей с интересными текстурными и термическими свойствами за счет изменения соотношения гидрогель: олеогель для расширения применения эмульсионных гелей в пищевых технологиях. При разработке рецептур и технологии кондитерских изделий было показано, что замена заменителя какао масла на разработанный эмульсионный гель улучшает структурно-механические свойства изделий, что может стать хорошей альтернативой для применения эмульсионных гелей при замене твердых растительных жиров в кондитерской промышленности. Также нами разработан способ производства антиадгезионного пищевого покрытия для индустрии питания, предусматривающий изготовление эмульсионного геля, состоящего из олеогеля и гидрогеля. Покрытие может быть использовано в производстве упаковки для пищевых продуктов, а именно, для снижения прилипания пищевых продуктов к упаковочному материалу. Кроме того, оно может быть использовано в производстве антипригарных покрытий для хлебопекарной промышленности. Отличие от традиционных антиадгезионных покрытий заключается в применении природных материалов без использования силиконов и других химических веществ, что делает его полностью безопасным для организма человека. Результатами проведенных исследований по оценке безопасности и переносимости на лабораторных животных крысах линии Вистар показали, что разработанный эмульсионный гель является безопасным и хорошо переносится лабораторными животными при употреблении в пищу. Таким образом, композиционные свойства эмульсионных гелей расширяют их потенциальное применение в различных пищевых системах с особыми требованиями, так, например, в наших будущих исследованиях планируется применять пищевые биополимерные гели для сохранности свойств биологически активных веществ. Результаты проекта в 2024 году были представлены на различных научных мероприятиях: 1. https://www.vavilovsar.ru/files/pages/59801/17112785740.pdf 2. https://www.vavilovsar.ru/novosti/21-May-2024-i60914-itogi-iii-etapa-vserossiiskogo- 3.https://lomonosov-msu.ru/file/event/8735/eid8735_attach_a4a65e9532c79c64a207596d8c88be9efb042574.pdf 4. https://lomonosov-msu.ru/rus/event/schedule/1637#13551 5. https://www.vavilovsar.ru/novosti/17-June-2024-i61257-25-mejdunarodnaya-nauchno-prak 6. https://www.vavilovsar.ru/novosti/26-September-2024-i62230-10-let-s-rnf 7. https://sfm.events/maslozhirovaya-industriya-2024# 8. https://саммит-молодых-ученых.рф/programma_sammita_2024.pdf

Аннотация результатов, полученных в 2025 году
Второй год проекта на тему «Биополимерные гели как структуры пищи: «умные» ингредиенты и пищевые инкапсуляторы» был посвящен реализации исследований по трём основным направлениям: 1. Разработка способа и технологии получения и инкапсулирования антоцианового красителя. 2. Установление условий и сроков хранения разработанного пищевого гелевого красителя. 3. Проведение тестирований на лабораторных животных по установлению безопасности и переносимости разработанного пищевого гелевого красителя. Разработан способ получения антоцианового красителя, который включал следующие технологические стадии: смешивание растительного сырья (черного риса сорта «Мулатка») с экстрагентом – водой, экстрагирование красящих веществ, ультразвуковая обработка в процессе экстрагирования, отделение экстракта и его концентрирование. Экстрагирование проводили водой методом реперколяции при гидромодуле 1:4–1:6 и температуре экстрагента 30–40 °C с использованием ультразвукового воздействия частотой 22 кГц и интенсивностью 50 Вт/см2 в течение 70–120 мин при постоянном циркуляционном перемешивании экстракционной смеси с кратностью циркуляции 15–25 объемов/час, затем экстракт отделяли от риса фильтрованием, концентрирование проводили путем вакуум-выпаривания экстракта при температуре 30–40 °С и остаточном давлении ≤ 4 кПа до содержания сухих веществ 10–15%. Для реализации способа разработана машинно-аппаратурная схема получения антоцианового красителя из черного риса. Разработан способ получения биополимерных частиц на основе изолята сывороточного белка и высокоэтерифицированного пектина для инкасулирования и защиты антоцианового красителя, с использованием комбинации двух физико-химических явлений: (i) термическая обработка белково–полисахаридной смеси для индуцирования образования белковых наночастиц и (ii) регулирование рН для обеспечения покрытия белковых частиц противоположно заряженными молекулами пектина. Методом динамического рассеяния света изучен размер и ζ-потенциал полученных биополимерных частиц. Проведенные исследования показали, что биополимерные частицы возможно получить путём термической обработки и электростатического комплексообразования бинарной системы, состоящей из изолята сывороточного белка и высокоэтерифицированного пектина. Биополимерные частицы способны инкапсулировать значительное количество гидрофильного экстракта антоцианов (> 55%). При этом как показали проведенные исследования, биополимерные частицы физически стабильны только в ограниченном диапазоне рН, что связано с изменениями в электростатических и гидрофобных взаимодействиях при различном значении рН (4,0 и 5,5). Инкапсуляция антоцианов в биополимерные частицы при рН 5,5 обеспечила защиту от их разрушения в процессе хранения в течение 30 суток при температуре 4 ± 2 °С по сравнению с неинкапсулируемой формой. Изучен комплекс потребительских свойств разработанного гелевого красителя, включая текстурные, физико-химические, микробиологические и органолептические свойства. Установлены условия и сроки хранения разработанного пищевого гелевого красителя. Тестирование по оценке безопасности и переносимости разработанного пищевого гелевого красителя на белых крысах линии Вистар был осуществлен в виварии ФГБОУ ВО Вавиловский университет. Исследования с лабораторными животными выполняли в соответствии с требованиями международных рекомендаций. Согласно протоколу исследования, в тестировании участвовали белые крысы линии Вистар, имеющие массу тела 180-185 г. Для исследования были сформированы две группы крыс по 10 животных в каждой. Опытной группе лабораторных животных перорально вводили разработанный гелевый краситель в дозе 2 г/кг, один раз в сутки, в течение 30 дней. Контрольная группа лабораторных животных содержалась на стандартном рационе и гелевый краситель с кормом не получала. Результаты проведенного тестирования позволяют заключить, что после курсового (30 дней) орального применения пищевого гелевого красителя и на протяжении всего эксперимента внешних признаков интоксикации у лабораторных животных не отмечалось. Все крысы как опытной, так и контрольной групп были активны. Реакция на внешние раздражители сохранена, аппетит и водопотребление не нарушены. Результатами проведенного тестирования показано, что разработанный пищевой гелевый краситель является безопасным и хорошо переносится лабораторными животными при употреблении в пищу. Результаты проекта и полученные научные результаты были представлены в отчетном периоде на специализированных научных конференциях: 1. Приглашенный доклад (устное выступление) на тему "Тенденции в технологиях инкапсуляции для доставки пищевых биологически активных соединений" на III Международной научно-практической конференции «Пищевая индустрия в современных условиях: тренды и инновации» 29 апреля 2025 г., г. Орёл- https://www.orelsau.ru/upload/files/science/konferentsii-seminary-forumy/Programma-WA0023.docx 2. Стендовый доклад на тему "Оценка влияния гибридного геля на гематологические и биохимические показатели крови лабораторных животных" на Международной научно-практической конференции "Устойчивое технологическое развитие аграрно-пищевых систем – гарантия продовольственной безопасности" 19-20 июня 2025 г., г. Волгоград - https://volniti.ucoz.ru/Conference/2025/programma_2025.pdf 3. Приглашенный доклад (устное выступление) на тему "Эмульсионные гели - универсальные материалы для специализированного применения в пищевой промышленности" на XIII международной научно-практической конференции «Биотехнология: наука и практика» 10-12 сентября 2025 г., г. Воронеж - https://vsuet.ru/images/science/conferences/2025/09/conf-1/prog.pdf