XVIII Международная студенческая научная конференция Студенческий научный форум - 2026

Введение. В современном мире наблюдается значительный рост интереса к применению биотехнологий в производстве пищевых добавок и медицинских препаратов. Микроорганизмы представляют собой уникальный источник биологически активных соединений, которые обладают широким спектром полезных свойств. Благодаря развитию методов генной инженерии и метаболомики стало возможным целенаправленно изменять метаболизм микроорганизмов, создавая новые штаммы с улучшенными характеристиками.

Актуальность исследований в данной области обусловлена возрастающим спросом на функциональные пищевые добавки и медицинские препараты с доказанной эффективностью и безопасностью.

Функциональные пищевые добавки и медицинские препараты, полученные с использованием биотехнологических подходов, имеют большой потенциал для улучшения здоровья и повышения уровня жизни.

Основной целью настоящей работы является обобщение современных достижений и тенденций в области биотехнологии микроорганизмов применительно к созданию функциональных пищевых добавок и медицинских препаратов, а также выявление наиболее перспективных направлений развития данной отрасли и определение ключевых факторов, влияющих на эффективность производства целевых продуктов.

Для достижения поставленной цели были поставлены следующие задачи:

1. Анализ существующих методов выделения и модификации микроорганизмов, используемых в биотехнологии.

2. Изучение особенностей синтеза биологически активных веществ различными группами микроорганизмов.

3. Определение основных направлений дальнейших исследований и разработок в данной области.

Микроорганизмы играют важнейшую роль в производстве функциональных пищевых добавок и медицинских препаратов благодаря своей способности синтезировать широкий спектр биологически активных веществ. Среди них особое место занимают пробиотические бактерии (Lactobacillus, Bifidobacterium), дрожжи (Saccharomyces cerevisiae), а также продуценты витаминов, аминокислот и ферментов (Bacillus, Streptomyces) [1]. Эти микроорганизмы используются для создания пищевых добавок, улучшающих здоровье кишечника, иммунную функцию и обмен веществ, а также для производства лекарственных препаратов, в том числе антибиотиков, антиоксидантов и гормональных средств.

Для получения высокопродуктивных штаммов-продуцентов применяются различные методы выделения и модификации микроорганизмов, включая классическую селекцию, мутагенез, гибридизацию и современные генетические технологии. Генетическая модификация позволяет не только усиливать естественные метаболические пути, но и создавать новые, обеспечивая синтез соединений, ранее недоступных естественным образом. Такие подходы используются при разработке штаммов, способных продуцировать повышенное количество витаминов, пептидов или ферментов.

Разработка функциональных пищевых добавок с использованием микроорганизмов включает несколько ключевых этапов: выделение и идентификация штаммов-продуцентов, изучение особенностей их метаболизма, оптимизацию условий культивирования, а затем - разработку технологических параметров ферментации. Используемые методы ферментации могут быть субмерными (в жидких средах) или твердофазными (на питательных субстратах), что позволяет гибко контролировать рост микроорганизмов и максимизировать синтез целевых метаболитов. Важное значение имеет подбор оптимальных питательных сред, температурных условий, уровня pH, аэрации, а также применение биореакторов для масштабного промышленного производства [2].

Пробиотики, являющиеся одной из наиболее востребованных групп функциональных добавок, восстанавливают и поддерживают баланс микрофлоры кишечника, улучшая пищеварение, стимулируя иммунитет и снижая риск инфекционных заболеваний. Пробиотические штаммы способны синтезировать витамины группы B, витамин K, ферменты и антибактериальные вещества, что расширяет их функциональные и терапевтические возможности [3]. Изучение механизмов синтеза этих веществ позволяет целенаправленно подбирать и модифицировать штаммы, обеспечивающие максимальный эффект.

Биотехнология микроорганизмов также активно используется для получения биологически активных пептидов и ферментов, применяемых как в функциональном питании, так и в медицинской практике. Пептиды обладают антигипертензивными, антикоагулянтными и иммуностимулирующими свойствами, а ферменты способны ускорять метаболические процессы, улучшать усвоение нутриентов и расщеплять сложные пищевые компоненты.

В фармакологической сфере микроорганизмы используются как продуценты антибиотиков, противовирусных и противоопухолевых веществ. Методы генной инженерии, такие как CRISPR-Cas и рекомбинантные технологии, позволяют повышать выход целевых соединений, снижать побочные метаболиты и создавать новые варианты биологически активных веществ с улучшенными свойствами [4]. Эти технологии относятся к перспективным направлениям модернизации биотехнологических процессов.

Особое значение приобретает комплексный подход, при котором функциональные пищевые добавки и медицинские препараты рассматриваются как интегрированные системы воздействия на организм. Такие продукты могут одновременно поддерживать микробиом кишечника, улучшать обмен веществ, снижать воспаление и укреплять иммунитет [5]. Перспективные разработки создаются на основе комбинаций пробиотиков, ферментов, витаминов, полифенолов и постбиотиков, обеспечивающих более широкий спектр действия.

Таким образом, биотехнология микроорганизмов представляет собой ключевую платформу для создания эффективных и безопасных функциональных пищевых добавок и медицинских препаратов. Современные методы ферментации, генной инженерии, биотрансформации и метаболического моделирования открывают широкие возможности для дальнейшего развития отрасли. Перспективные исследования направлены на разработку персонализированных формул, изучение механизмов взаимодействия микроорганизмов с организмом человека и внедрение инновационных технологий в промышленное производство, что способствует укреплению здоровья и профилактике заболеваний на уровне населения.

Список литературы

1. Аннабердыева М. К., Довлетов Д. Х. Ферменты микроорганизмов в биотехнологии и медицине // Символ науки. 2024. №2-2-2. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/fermenty-mikroorganizmov-v-biotehnologii-i-meditsine (дата обращения: 03.12.2025).

2. Хамагаева И. С. Перспективы использования пробиотических микроорганизмов в современной биотехнологии // Вестник ВСГУТУ. 2014. №5 (50). URL: https://cyberleninka.ru/article/n/perspektivy-ispolzovaniya-probioticheskih-mikroorganizmov-v-sovremennoy-biotehnologii (дата обращения: 03.12.2025).

3. Кильчевский Александр, Лемеш Валентина, Сычева Елена От биотехнологии к биоэкономике // Наука и инновации. 2016. №160. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/ot-biotehnologii-k-bioekonomike (дата обращения: 03.12.2025).

4. Петуховский С. Л., Плотникова Л. Я., Новицкий А. А., Семченко В. В., Зайнчковский В. И., Баженова О. П., Барайщук Г. В., Гаврилова Н. Б., Молибога Е. А., Мяло В. В. Состояние и перспективы развития научных исследований и образования в области биотехнологии в Омском государственном аграрном университете им. П. А. Столыпина // Вестник КрасГАУ. 2013. №7. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/sostoyanie-i-perspektivy-razvitiya-nauchnyh-issledovaniy-i-obrazovaniya-v-oblasti-biotehnologii-v-omskom-gosudarstvennom-agrarnom (дата обращения: 03.12.2025).

5. Антипова Л. В., Глотова И. А. Реализация приоритетных направлений развития пищевой биотехнологии в Воронежской государственной технологической академии // Известия вузов. Пищевая технология. 2007. №3. URL: https://cyberleninka.ru/article/n/realizatsiya-prioritetnyh-napravleniy-razvitiya-pischevoy-biotehnologii-v-voronezhskoy-gosudarstvennoy-tehnologicheskoy-akademii (дата обращения: 03.12.2025).