Пребиотики — это группа питательных веществ (в основном углеводов), которые устойчивы к кислотным условиям кишечника человека и стимулируют рост полезных бактерий. Различные виды этих неперевариваемых углеводов содержатся в природе во фруктах и овощах, таких как спаржа, цикорий, топинамбур, фасоль, нут, бананы и яблоки. Известно также, что человеческое молоко богато пребиотическими олигосахаридами (простым сахаром), которые, как было показано, способствуют развитию определенной группы полезных кишечных микроорганизмов, называемых бифидобактериями.
Было показано, что потребление пребиотиков улучшает общее состояние пищеварения, улучшая усвоение микроэлементов, таких как кальций, изменяя скорость, с которой определенные продукты приводят к скачкам уровня сахара в крови, и улучшая барьерную функцию кишечника.
Самое главное, что пребиотики поддерживают иммунную систему, увеличивая количество защитных микроорганизмов в кишечнике и уменьшая количество вредных бактерий. Рост здоровых бактерий, использующих пребиотики в качестве источника энергии, приводит к производству небольших молекул, называемых короткоцепочечными жирными кислотами, которые попадают в кровообращение и приносят пользу иммунной, сердечно-сосудистой и центральной нервной системе. Хотя пребиотики естественным образом содержатся в пищевых продуктах, они обычно содержатся в небольших количествах. Вот почему ученые ищут альтернативные способы сделать их в больших масштабах, чтобы их можно было использовать в качестве добавок или для укрепления существующих пищевых продуктов.
Большинство пребиотических олигосахаридов для пищевых добавок производятся коммерчески с использованием ферментов, которые являются биологическими катализаторами, ускоряющими скорость химических реакций. Ферменты могут работать по-разному: от расщепления крупных углеводов на пребиотические олигосахариды до синтеза олигосахаридов из простых сахаров, таких как глюкоза и галактоза.
Но в настоящее время несколько отраслей промышленности переключают свое внимание на синтез питательных веществ устойчивым способом с помощью микроорганизмов или ферментов, которые растут на отходах пищевой промышленности, или путем разработки технологий, которые являются более экологически чистыми.
Есть некоторые доказательства того, что пектиновые олигосахариды, которые были получены из углеводов, извлеченных из некоторых пищевых отходов, таких как картофельная кожура, могут быть использованы для получения пребиотика, но до сих пор это делалось только в небольших масштабах в лабораторных условиях.
Эти углеводы не могли быть извлечены из пищевых отходов с использованием существующих промышленных процессов, а это означает, что до сих пор не удавалось получить достаточно большое количество пектиновых олигосахаридов из пищевых отходов, чтобы проверить их пребиотические свойства в исследованиях на людях. Это было главным камнем преткновения, поэтому с 2016 года мы работаем над разработкой нового процесса извлечения целевых углеводов из картофельных отходов в больших масштабах.
В этом процессе используется микроволновая технология, а поскольку она работает на электричестве, это означает, что они могут использовать возобновляемые источники энергии, а не полагаться на сжигание ископаемого топлива. В отличие от аналогичных промышленных процессов экстракции, которые используют кислоты для извлечения целевых молекул, наш процесс использует только воду в качестве растворителя. Вода диффундирует в растительный материал, где пектины высвобождаются из клеточной стенки растения и растворяются в воде.
«Таким образом, теперь мы можем извлечь достаточное количество пектиновых олигосахаридов, чтобы проверить их пребиотическую активность, и мы используем ряд различных пищевых отходов в дополнение к картофельным отходам, таким как жом сахарной свеклы и яблочные выжимки, которые являются важными сопутствующими продуктами пищевой промышленности Великобритании. И самое приятное, что мы используем только электроэнергию и воду — никакой ископаемой энергии и никаких токсичных химикатов, — сообщают исследователи.
С помощью этой новой технологии ученые надеются произвести новый ассортимент новых пребиотических продуктов. Это будет полезно для здоровья человека, а также поможет уменьшить воздействие пищевых отходов на окружающую среду.