CC BY
15
УДК 663/664
DOI 10.24412/2311-6447-2023-2-108-115
Особенности пробнотнческнх пищевых продуктов: контент-анализ патентных разработок
Probiotic products: content analysis patent development
Аспирант T.B. Спицина (ORCID 0000-0001-6402-4616)
Московский Государственный Университет технологий и управления им. К.Г. Разумовского (ПКУ), кафедра цифровой нутрициологии, гостиничного и ресторанного сервиса, тел.+79035106799, tvs306@mail.ru
Graduate student T.V. Spicina Moscow State University of Technology and Technology named after K.G. Razumovsky, chair of Digitized Nutritionology, Hotel and Restaurant Service, tel. + 79035106799, tvs306@mail.ru
Аннотация. Проведено исследование в области функционального питания на основе пробиоти-ков. В качестве основного метода использован контент-анализ поиска по ключевому слову «пробиотик». Материалом для статьи послужили 765 патентов из библиотеки Elibrary за период с 1984 по 2021 годы. Как показали результаты, функциональным продуктам питания на основе пробиотиков посвящено 108 патентов (14 % от выборки). Научной новизной исследования стала разработка классификации патентов в области пробиотиков по персонализированному и общему назначению, пищевым матрицам на молочной и немолочной основах и группам продуктов. Установлено неравномерное распределение пробиотических пищевых продуктов по видам. Проведен анализ патентов функциональных пробиотических продуктов по целевым группам (взрослые и дети) и по годам вручения. Определены перспективные направления разработки рецептур пробиотических пищевых продуктов.
Abstract. Carried out in the field of functional nutrition based on probiotics. Context-analytic poetry on the keyword "probiotics." Material for transferring the status of 765 patents from the Elibrari bibliography for the period from 1984 to 2021. Results, functional food product na osnove probiotikov posvyache-no 108 patents (14% stables). In the field of patents for probiotics by personalized appearance, drinking matrix on dairy and non-dairy bases and products. An uneven distribution of probiotic products by species has been established. The analysis from the provider is patented with functional probiotic products by target group (vzrosle i deti) and po godam vruchenia. Prefaces to the promising direction of prescription probiotic products.
Ключевые слова: функциональные продукты, патенты, пробиотики, пробиотический пищевой продукт
Keywords: functional Products, Patents, Probiotics, Probiotic Pic Product
Неблагоприятная эпидемиологическая ситуация последних лет способствовала проведению большого числа научных исследований причинно-следственных связей между ключевыми аспектами здоровья человека и микрофлорой желудочно-кишечного тракта (микробиотой). Иммунная защита непосредственно связана с кишечником, в слизистой оболочке которого находится около 80 % иммунных клеток [1]. Выявлены доказательства корреляции между дисбалансом качественного и количественного состава кишечных микроорганизмов, или дисбиозом, и заболеваниями пищеварительной, нервной, бронхолегочной, сердечно-сосудистой систем [2, 3, 4, 5]. В настоящее время возрастает значимость теоретических и прикладных исследований, ориентированных на улучшение здоровья современного потребителя. Практический интерес представляют способы управления экосистемой кишечника человека.
© Т.В. Спицина, 2023
Вопрос модуляции состава и функций кишечиой микробиоты за счет включения в питание специализированных бактерий стал актуальным на рубеже XX века, когда великий русский ученый, лауреат Нобелевской премии И.И. Мечников провозгласил новую концепцию продления жизни. В работе «Этюды оптимизма» в 1907 г. И.И. Мечников, фактически закладывая основу современного мировоззрения о сим-биотическом взаимодействии человека и его микробного мира, писал о «несомненной связи» между продолжительностью жизни и составом кишечной флоры [6]. По мнению ученого, причиной трех пороков - болезней, старости и смерти -являются патогенные кишечные бактерии, оказывающие «аутоинтоксикационный эффект» на организм человека. Первое упоминание о пробиотиках относилось к «здравословным» молочнокислым бактериям, исполняющим роль антагонистов «гнилостных» микробов. Подчеркивая важность включения в рацион пробиотиче-ских пищевых продуктов, И.И. Мечников рекомендовал ежедневно употреблять «кислое молоко», ферментированное «болгарской бациллой».
Термин «пробиотики», буквально означающий «за жизнь», был впервые использован в 1965 г. как антипод понятия «антибиотики» («против жизни») и обозначал микробные сообщества, стимулирующие рост других, дружественных микроорганизмов [7]. Современное общепринятое научное определение иробиотиков закреплено в Консенсусном заявлении Международной научной ассоциации пробиотиков и пребиотиков (ШАРР): «Пробиотики - это живые микроорганизмы, приносящие пользу хозяину при введении в адекватных количествах» [8].
Одной из 10 тенденций мирового развития «общей планеты» на ближайшие 25 лет является пристальное внимание к здоровью кишечника, который потенциально может изменить правила заботы людей о своем самочувствии [9]. Растущая осведомленность потребителей о связи сбалансированной кишечной микробиоты и здоровья изменила традиционные пищевые предпочтения. Значительно возросло число потребителей, обращающих внимание на пробиотические продукты питания с научно доказанной пользой, так называемую категорию «ЬеПег- Гог-уои». В 2022 г. мировой рынок пробиотиков оценивался в 70,71 млрд долл США с прогнозируемыми темпами роста 7,8 % до 2030 г. [10]. Производство функциональных пробиотиче-ских продуктов питания является инновационным сегментом.
С учетом мировых тенденций в систему стратегического планирования развития Российской Федерации как одно из приоритетных направлений в области биотехнологии включено производство пищевых продуктов с пробиотическим действием [11].
Цель исследования - выявление места и роли функциональных продуктов на основе пробиотиков в структуре патентных данных. Результаты позволяют определить перспективные направления разработки рецептур пробиотических продуктов.
Объектом исследования являлись патенты в области пробиотиков - практически значимые разработки, которые могут быть внедрены в промышленное производство. Базой исследования послужили данные за период с 1984 по 2021 гг. Сбор данных для анализа проводился путем автоматизированного поиска по ключевому слову «пробиотик» в крупнейшей отечественной научной электронной библиотеке ЕИЬгагу с последующей дополнительной ручной обработкой информации. Размер выборки составил 765 патентов.
В ходе исследования в качестве теоретических методов использовались общенаучные методы поиска патентных данных, сопоставления, статистического анализа, синтеза и описания систематизированной информации, графические методы для визуализации результатов.
Анализ патентной базы показал, что использование пробиотиков является кросс-функциональной областью, объединяющей микробиологию и биотехнологии в пищевой, фармацевтической, косметической, химической отраслях промышленности, медицине, экологии, сельском хозяйстве.
В процессе отбора патентов из массива данных были найдены те, которые соответствовали ключевому слову, но не цели исследования.
Была выделена группа патентов, посвященная способам производства пробио-тических штаммов и композиций, которые могут использоваться в различных отраслях промышленности и сельского хозяйства. Штаммы бактерий и композиции, содержащие эффективное количество штаммов, изготавливают в различных формах, например, в виде гелей, паст, таблеток, порошков, капсул, гранул, саше, жидких суспензий, концентратов, сиропов. В зависимости от дальнейшей цели использования носителями пробиотической массы могут выступать фармацевтические и ветеринарные препараты (для приема внутрь), медицинские продукты (для наружного применения), корма, косметические, гигиенические, чистящие и дезинфицирующие средства, пищевые добавки и функциональные продукты питания.
Выявлены патенты с использованием пробиотиков, касающиеся разработки систем доставки, дозирования и удержания питательных веществ; способов дезинфекции помещений, изготовления сорбентов для очистки водных и земных ресурсов от радиоактивных отходов и загрязнений нефти; методов определения эффективности моющих средств и активности пробиотиков.
Группа изобретений на основе пробиотиков посвящена способам производства кормовых добавок, поддержания жизнедеятельности и повышения продуктивности сельскохозяйственных животных, прудовой рыбы и птиц, выращивания молодняка, лечения и профилактики болезней сельскохозяйственных и домашних животных.
Изобретения на основе пробиотиков для людей включают методы лечения и профилактики заболеваний, способы производства лекарственных средств, пищевых добавок и пробиотических пищевых продуктов.
При анализе патентов функциональных продуктов питания выявлено, что в данной категории встречаются изобретения, описывающие рецептуры, в которых пробиотики, наряду с другими функциональными веществами (витаминами, минералами, пребиотиками), выступают в качестве одного из необязательных компонентов. Данные патенты были исключены из выборки патентов, посвященных функциональным пищевым продуктам:.
В результате установлено, что патенты, отражающие способы изготовления пробиотических пищевых продуктов, составляют 108 изобретений, или 15 % от общего количества исследуемых патентов.
В ходе исследования были изучены рефераты патентных разработок, а при необходимости - полное описание патентов.
Установлено, что все патенты пробиотических пищевых продуктов в выборке имеют в Международной патентной классификации следующие индексы: Раздел А -Удовлетворение жизненных потребностей человека; А23 - Пища или пищевые продукты; их обработка, не отнесенная к другим классам. Большинство продуктов имеют индексы в подгруппе A23L (Пищевые продукты или безалкогольные напитки, не отнесенные к подклассам A21D или А23В; консервирование пищевых продуктов вообще); используются также индексы А23С (Молочные продукты, например молоко, масло, сыр; заменители молока или сыра; их производство); A23G (Какао; какао-продукты, например, шоколад; заменители какао или какао-продуктов; кондитерские изделия; жевательная резинка; мороженое; их изготовление); A23D (Пищевые масла и жиры, например, маргарин, шортенинг, кулинарный жир); A23J (Белковые составы для пищевых продуктов; обработка белков для пищевых продуктов; композиции на основе фосфатидов для пищевых продуктов). Многие патенты имеют несколько индексов одновременно.
Патенты, посвященные пробиотическим пищевым продуктам, были классифицированы по назначению и видам. При составлении авторской разработки было использовано объединение существующих классификаций.
За основу взята японская система типизации продуктов для специального диетического использования Food for Special Dietary Uses (FOSDU), разработанная
в 2005 году и частично пересмотренная в ноябре 2020 года. В соответствии с данной системой существует 5 категорий продуктов: 1) смеси для беременных или кормящих; 2) смеси для детского питания; 3) продукты для пожилых людей, испытывающих трудности с жеванием или глотанием; 4) лечебное питание; 5) пищевые продукты, предназначенные для оздоровления [12].
Изначально пробиотические пищевые продукты были разделены авторами на 2 группы по назначению: персонализированного и общего назначения.
К пробиотическим пищевым продуктам персонализированного назначения отнесены патенты, предназначенные для определенного контингента: детей, спортсменов, людей с проблемами со здоровьем. Количество патентов в данной группе составило 81 или 75 % от числа всех патентов функционального пробиотического питания.
Детскому питанию посвящены 78 патентов, или 96 % от общего количества патентов группы персонализированного назначения. Патенты ориентированы на две возрастные категории: детей грудного возраста, или младенцев (от 0 до 12 месяцев), и детей младшего возраста (от 1 года до 3-х - 6-ти лет в различных патентах). Нередко один и тот же продукт предлагается к употреблению для обеих возрастных групп. Значительная часть изобретений (76 патентов, или 97% от общего числа изобретений для детей) представляют собой адаптированные к возрасту и готовые к употреблению смеси и питательные композиции, которые разводят водой или молоком. Только 2 патента (3 % изобретений) пробиотических пищевых продуктов представлены в виде порошкообразных смесей зерновых культур, которые восстанавливаются водой или молоком до каши или напитка. Искусственные питательные композиции, содержащие в одном или нескольких вариантах пробиотические микроорганизмы, отнесены к группе функциональных продуктов питания, так как они используются исключительно для употребления в пищу в качестве смесей для питания и прикорма младенцев либо в качестве обогатителя молока. Состав питательных композиций и смесей разрабатывается для искусственного и смешанного вскармливания и поддержания роста здоровых детей, а также для питания детей с выявленными патологиями.
Остальные 3 патента, или 4 % в группе персонализированного назначения, распределены по категориям: спортивное питание (1 патент) и лечебное питание (2 патента).
При анализе патентов пробиотических пищевых продуктов персонализированного назначения установлено, что сухие порошкообразные или гранулированные продукты составляют в данной группе 100%.
Продукты функционального питания на основе пробиотиков общего назначения составили 27 патентов, или 25 % от числа патентов функциональных продуктов.
Пробитические пищевые продукты общего назначения были разделены по виду носителя пробиотической массы, называемого пищевой матрицей, на две группы: на молочной основе и на немолочной основе. В качестве немолочной основы часто используют различные фрукты и овощи, зерновые и бобовые культуры, в том числе сою, мясо и рыбу. Установлено, что пробиотическим продукты на основе молочной пищевой матрицы в выборке посвящено 12 патентов (44 % в группе общего назначения), пробиотическим продуктам на основе немолочной пищевой матрицы - 10 патентов (37%).
Далее использовалась отечественная учебная классификация продовольственных товаров (продуктов питания) по группам: зерномучные, плодоовощные, вкусовые, кондитерские, молочные, яичные, рыбные, мясные, молочные товары, пищевые жиры.
В группе «Кондитерские товары» была выделена подгруппа «Кондитерские товары замороженные».
Пробиотические продукты на основе молочной пищевой матрицы были разде-
лены по группам продовольственных товаров. К группе «Молочные товары» были отнесены сыры (сырные продукты), ряженка, простокваша, сметана, йогурт, пахта, кефир, в том числе с фруктово-ягодными наполнителями. К группе «Кондитерские товары замороженные» отнесли замороженный йогурт и мороженое в ассортименте.
Пробиотические продукты на основе немолочной пищевой матрицы также разделили на группы. К группе «Кондитерские товары» отнесли функциональные кондитерские изделия (мармелад, сахарная помада), к группе «Мясные товары» отнесены мясопродукты, к группе «Пищевые жиры» отнесены спреды, к группе «Вкусовые товары» отнесены напитки на немолочной основе, к группе «Зерномучные продукты» отнесены хлебобулочные изделия.
Существует группа патентов, посвященная способам получения пищевых продуктов в различных вариациях. Так одни и те же многофункциональные пробиотические смеси используются в изобретениях для производства продуктов питания, как на основе молочной матрицы, так и на основе немолочной матрицы: кисломолочных напитков, молочных продуктов, сыра, соков, фруктовых, овощных пюре, творога, каш. Данные патенты в количестве 5 включены в классификацию в подгруппу «варианты» (19 %). Разработанная классификация пробиотических пищевых продуктов по назначению и группам представлена на рис. 1.
Пробиотические пищевые продукты
11ерсонализированного Спортивное питание
назначения г
Детское питание
Универсального назначения
Кондитерские товары
Пищевые жиры
Немолочная пищевая Зерномучные товары
матрица г
Вкусовые товары
Молочная пищевая матрица
Кондитерские товары (замороженные)
Молочные товары
Рис. 1. Классификация патентов пробиотических пищевых продуктов по назначению, пищевой матрице и товарным группам
Систематизация по группам продуктов показала, что наибольшее количество патентов функционального пробиотического питания общего назначения посвящено молочным и кондитерским товарам - 10 и 6 патентов, что составляет 37 и 22 % соответственно. Минимальное количество (по 1 патенту, или 4 %) посвящено пищевым жирам и зерномучным товарам. По 2 патента (по 7 %) посвящено мясным и вкусовым товарам:. Распределение пробиотических пищевых продуктов общего
назначения по группам представлено на рис. 2.
Пишевые жиры
Зерномучные товары
Мясные товары Вкусовые товары Варианты Кондитерские товары
Молочные товары
10
12
Рис. 2. Распределение пробиотических пищевых продуктов общего назначения по группам,
Патенты пробиотических пищевых продуктов были проанализированы по годам и целевым группам.
Анализ распределения патентов в области функционального питания на основе пробиотиков по годам изобретений показал неравномерное количество полученных патентов. Так, в исследуемой области с 1984 по 1986, с 1988 по 1992, с 1996 по 1999 гг., а также в 2002, 2007 гг. патентов, посвященных функциональному про-биотическому питанию, вручено не было. Выявлено, что на период последних 7 лет (с 2015 по 2021 гг.) приходится 70 % патентов.
Установлено, что пиковое значение по совокупному числу патентов функционального питания на основе пробиотиков в количестве 18 приходится на 2019 год, что может быть связано с влиянием пандемии Соу1с1- 19. Распределение патентных разработок функциональных продуктов питания по годам и целевым группам представлено на рис. 3.
16 14 12 10 8 ■ Взро слые ■ Дети п
6 4 2 0 ■ ■ 1 ■ ■ ■ ■ ■ .М|||| .1
г-00 а--, СП а-, оч 1995 о о о Г] 2001 СП о о С] т о о п 1Г1 о о С1 2006 2008 2009 2010 2011 2012 2013 2014 2015 о о гч 2017 2018 2019 2021
Рис. 3. Распределение патентов по функциональным пробиотическим продуктам питания по целевым группам 1984-2021 гг., ед.
Следует отметить, что изобретений, посвященных пробиотическому питанию для детей, выявлено в 2,6 раза больше, чем для взрослых: 78 к 30 патентам. В некоторые годы (1987,1993, 2000, 2001, 2006, 2021) разработки в данной области были посвящены исключительно детскому питанию.
На основании представленного исследования следует сделать вывод, что в по-
следние годы изобретениям, посвященным пробиотическим пищевым продуктам, уделяется достаточно много внимания, как в научной среде, так и в отраслях промышленности.
Научной новизной исследования является разработка классификации патентов пробиотических продуктов питания - назначению, пищевой матрице и товарным группам. Предложенная классификация может быть использована в качестве базы для анализа патентных разработок продуктов с другими функциональными ингредиентами: пребиотиками, витаминами, аминокислотами, ненасыщенными жирными кислотами.
На основании проведенного анализа выявлены перспективные направления разработки продуктов функционального назначения на основе пробиотиков. Так, в группе продуктов специального назначения отсутствуют изобретения, посвященные пробиотическим пищевым продуктам для беременных и кормящих женщин, а также для пожилых людей, как геродиетические, так и геропрофилактические продукты. В группе продуктов общего назначения узко представлены продукты на основе немолочной пищевой основе. Отсутствуют пробиотические пищевые продукты с использованием зерновых, бобовых, в том числе сои, рыбы, овощей и фруктов, зелени. Не уделено внимание цельнозерновым крупам, являющимся источником пищевых волокон - пребиотиком. Не представлены пробиотические продукты с использованием отечественного растительного сырья: калины, облепихи, клюквы, черноплодной рябины. Научный интерес представляет взаимодействие пробиотических микроорганизмов с данными видами пищевых матриц при создании рецептур новых пробиотических пищевых продуктов.
В результате анализа патентной базы определено, что вызовом для представителей научного сообщества является проблема доставки пробиотиков при условии максимального сохранения их активности в условиях различного температурного режима приготовления пищевой продукции и в агрессивной среде желудочно-кишечного тракта, чем, на наш взгляд, объясняется незначительная доля функциональных продуктов пробиотического действия некоторых групп в данной выборке.
Проведенное исследование имеет два основных методологических ограничения.
Первым ограничением является отсутствие поиска по видам пробиотических бактерий, например, лакто б акте рия м и бифидобактериям. Данный подход к формированию поисковых запросов может быть использован при расширении базы исследования и углублении анализа применения определенных микроорганизмов в области функционального питания.
Вторым ограничением стало обращение только к одному русскоязычному источнику поиска информации по патентам. В перспективе с целью определения направлений исследований практического применения пробиотиков в области функционального питания возможно углубить анализ посредством поиска по другим источникам русскоязычных и иностранных баз патентных данных, а также по научным статьям.
Исследование необходимо продолжить с целью анализа ассортимента существующих пробиотических пищевых продуктов с учетом многообразия штаммов и композиций микроорганизмов.
ЛИТЕРАТУРА
1. Оганезова И.А. Кишечная микробиота и иммунитет: иммуномодулирующие эффекты Lactobacillus rhamnosus GG. РМЖ. 2018; 9:39-44.: https://www.rmj.ru/ articles/pediatriya/
Kishechna-
ya_mikrobiota_iimmunitet_immunomoduHruyusch GG/ #ixzz7fAkfZqJl (дата обращения 12.01.2023).
2. Сирчак E. С., Грига В. И., Пичкар Й. И., Курчак Н. Ю. Дисбиотические изме-
нения у больных неалкогольной жировой болезнью печени / / Серия «Практическая гастроэнтерология». — 2019. — Т. 4. — 38 (413). — С. 44-47.
3. Еременко, И. И. Как микробиота кишечника влияет на функционирование Центральной нервной системы? Механизмы участия микробиоты в патогенезе болезни Альцгеймера / И. И. Еременко / / Международный научно-исследовательский журнал. - 2020. - № 6-2(96). - С. 101-106. - DOI 10.23670/IRJ.2020.96.6.057.
4. Маталыгина, О. А. Роль кишечного эндотоксина в формировании и течении бронхиальной астмы / О. А. Маталыгина // Медицина: теория и практика. - 2022. -Т. 7. -№ 2. -С. 29-37.
5. Файзуллина, Р. А. Значение кишечной микробиоты при заболеваниях сердечно-сосудистой системы / Р. А. Файзуллина, К. А. Сафина / / Практическая медицина. - 2020. - Т. 18. - № 1. - С. 54-59.'
6. Lilly D.M., Stillwett R.H. Probiotics: Groth promoting factors produced by microorganisms // Science. — 1965. — Vol. 147. — P.747—748.
7. Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug; 11(8):506-14.
8. https: //www.nutritioninsight.com/news/health-demands-to-hold-steady-through-2022-fLags-innova-market-insights-director.html (дата обращения 14.01.2023).
9. https: //www.businessmarketinsights.com/sample/BMIRE0Q026412? utm_source=HeraldKeeper&utm_medium= 10640 (дата обращения 01.02.2023).
REFEENCES
1. Oganezova I.A. Intestinal microbiota and immunity: immunomoduli-muscular effects of Lactobacillus rhamnosus GG. RMC. 2018; 9: 39-44.: https://www.rmj.ru/ articles/ pediatriya /
Kishechna-
ya_mikrobiota_iimmunitet_immunomoduliruyuschie_effekty_Lactobacillus_rhamnosus_ GG/#ixzz7fAkfZqJl (датировка 12.01.2023).
2. Sirchak E. S. Griga V. I., Pichkar I. I. Doll N. Yu. Dysbiotic changes he has a long non-alcogular fatty disease furnace//Series "Practical Gastroenterology." — 2019. -T. 4. — 38 (413). - S. 44-47.
3. Eremenko, LI. I. How does the gut microbiota affect the functioning of the Central Nervous System? Mechanisms of precinct microbiotes in patho-genesis of Alzheimer's disease/I. I. Eremenko//Interfluve Scientific and Research Journal. - 2020. - № 6 -2(96). - S. 101-106. - 10.23670/IRJ.2020.96.6.057 DOI.
4. Matalgin, O. A. The role of intestinal endotoxin in the formation and technology of bronchial asthma/O. A. Matalgina//Medicine: theory and practice. - 2022. - T. 7. - № 2. - S. 29-37.
5. Faizullina, R. A. Formation of intestinal micro bio tics in cardiovascular diseases/ R. A. Fayzullina, K. A. Safina//Practical medicine. - 2020. - T. 18. - № 1. - S. 54-59.
6. Lilly D.M., Stillwett R.H. Probiotics: Groth promoting factors produced by microorganisms // Science. — 1965. — Vol. 147. — P.747—748.
7. Hill C, Guarner F, Reid G, Gibson GR, Merenstein DJ, Pot B, et al. Expert consensus document. The International Scientific Association for Probiotics and Prebiotics consensus statement on the scope and appropriate use of the term probiotic. Nat Rev Gastroenterol Hepatol. 2014 Aug;ll(8):506-14.
8. https: //www.nutritioninsight.com/news/health-demands-to-hold-steady-through-2022-flags-innova-market-insights-director.html (дата обращения 14.01.2023).
9. https: //www.businessmarketinsights.com/sample/BMIRE00026412? utm_source=HeraldKeeper&utm_medium= 10640 (дата обращения 01.02.2023).
