Ученые выяснили, что добавление белка лактоферрина, который защищает новорожденных от инфекций, в йогурты, мясо и сухие смеси не только делает продукты полезнее, но и работает как мощный натуральный консервант. Также вещество может защищать от порчи продукты виноделия и помогать создавать эффективные биоразлагаемые упаковки. Однако пока широкое внедрение такой добавки в пищевую промышленность сталкивается с ограничениями, рассказали эксперты. В первую очередь это экстремально высокая стоимость производства, для которого сейчас используются животные-биореакторы, например трансгенные козы и кролики. Также белок научились выращивать в клетках почек хомяка. Когда новая добавка может войти в рацион человека и насколько она безопасна — в материале «Известий».

Ученые Новгородского государственного университета и Федерального научного центра пищевых систем имени В.М. Горбатова РАН изучили, как природный белок лактоферрин может улучшать свойства и продлевать сроки годности продуктов животного происхождения. Это вещество — один из ключевых компонентов грудного молока. Оно защищает младенца от бактерий и вирусов в первые месяцы жизни, пока его собственная иммунная система еще не сформировалась.

— Природа создала лактоферрин как высокоточное оружие против бактерий, — рассказала «Известиям» директор Химико-технологического института НовГУ, доцент Ульяна Медведева. — Любому микроорганизму для жизни необходимо железо. Оказавшись рядом с инфекцией, лактоферрин благодаря своей форме буквально выхватывает атомы железа прямо у микроорганизмов из-под носа и запирает внутри своих ловушек. Лишенные жизненно важного ресурса, бактерии теряют способность размножаться.

Специалисты изучили сотни исследований со всего мира и определили отрасли, в которых может применяться лактоферрин. В первую очередь речь идет о производстве детского питания, пояснили исследователи. Белок также может использоваться при выпуске молочных продуктов для взрослых и детей.

— Йогурт с добавлением лактоферрина показал фантастические результаты в лабораторных тестах, — отметила Ульяна Медведева. — Образцы с концентрацией белка 1,5% продемонстрировали наибольшее снижение количества патогенов Bacillus cereus, Enterococcus faecalis и Candida albicans. Численность Bacillus cereus снизилась на 99,99% к шестому дню инкубации.

Специалисты также изучили влияние лактоферрина на мясные продукты. В экспериментах белок распыляли на охлажденное мясо или включали в состав съедобных пленок — колбасных оболочек. Исследования нарезанной сыровяленой ветчины показали, что сочетание высокого гидростатического давления и лактоферрина эффективно подавляет бактерии Listeria monocytogenes и Salmonella enterica. Количество патогенов снижалось, а антимикробное действие сохранялось в течение семи дней даже при нарушении температурного режима.

В экспериментах с охлажденной куриной грудкой покрытие из карбоксиметилцеллюлозы с высокой концентрацией лактоферрина (20 мг/г) позволяло сохранять микробиологическую безопасность продукта еще шесть дней после истечения стандартного срока годности, до 13-го дня хранения. В контрольной группе допустимые нормы были превышены уже на седьмой день. В домашней колбасе пленка с 20% лактоферрина продлевала срок годности до 18 дней против обычных шести.

Белок уже пробуют добавлять в растительные альтернативы молоку для веганов, чтобы повысить их питательную ценность. Кроме того, его используют в виноделии для борьбы с дрожжами Dekkera bruxellensis — одной из основных причин порчи вина — и при создании биоразлагаемой упаковки, рассказали ученые.

Отдельное направление исследований связано с производством лактоферрина. Главным ограничением для широкого применения белка остается высокая стоимость технологий его получения. Согласно обзору, человеческий лактоферрин уже научились производить в клетках почек хомяка, пекарских дрожжах и бактериях.

— Особую ставку делают на нитчатые грибы Aspergillus awamori, которые успешно производят аналог белка человека и мыши. Японские и американские ученые разработали технологию получения человеческого лактоферрина непосредственно в зернах генетически модифицированного риса. Успешные эксперименты также проводились на табаке, — рассказала Ульяна Медведева.

Одно из ключевых направлений — использование трансгенных животных-биореакторов. Технология заключается во внедрении гена человеческого или коровьего лактоферрина в геном животного. Белок выделяется прямо в молоко вместе с казеином. Созданы линии кроликов и мышей, вырабатывающих рекомбинантный белок. Настоящим прорывом стало создание трансгенных коз и коров, дающих «лечебное» молоко.

Помимо продления срока годности продуктов, лактоферрин используется как лабораторный маркер воспаления кишечника, рассказала «Известиям» врач-гастроэнтеролог «Инвитро» Виталия Жукова.

— Мы измеряем его, чтобы понять, насколько активно иммунная система атакует собственный кишечник. Лактоферрин накапливается во вторичных гранулах нейтрофилов — клеток «первого удара» врожденного иммунитета. Когда в слизистой кишечника начинается воспаление, они мигрируют в очаг, — рассказала врач.

Белок сохраняет стабильность в биологическом образце, что делает его удобным лабораторным маркером.

Широкое внедрение лактоферрина в пищевую промышленность пока сталкивается с рядом ограничений, рассказали ученые. Среди них — экстремально высокая стоимость производства: для получения 1 кг белка требуется переработать сырье почти от 50 коров. Кроме того, отсутствуют единые международные стандарты безопасности для рекомбинантных форм белка, и недостаточно данных о максимально безопасных дозировках при длительном употреблении, отметили в НовГУ.

В России планируют построить первый завод по производству лактоферрина в Нижегородской области. Однако сейчас инвесторы корректируют планы с учетом трудоемкости и стоимости проекта, рассказал «Известиям» руководитель сегмента «Умные цепи поставок» рабочей группы FoodNet НТИ Сергей Косогор. По его словам, несмотря на доказанную эффективность белка, промышленное производство продуктов питания и лекарственных средств на его основе пока практически не развито.

Масштабному внедрению лактоферрина в пищевую промышленность могут способствовать создание стабильных пород или линий сельскохозяйственных животных — продуцентов белка, разработка технологий снижения стоимости его получения из молока таких животных, а также создание рецептур продуктов с учетом свойств лактоферрина, полагает эксперт.