Plant Adaptogens in Specialized Food Products as a Factor of Homeostatic Regulation Involving Microbiota

Abstract

The aim of this study is to develop an adaptogenic drink based on the polyphenol complex of antioxidant activity optimized in terms of bioavailability. Materials and Methods. The study was performed on the base of the polyphenol complex of antioxidant activity made of taxifolin (Larix gmelinii extract with no less than 97.0 % of taxifolin) and plant extracts (Lonicera сaerulea L., Beta vulgaris L. ssp.vulgaris) obtained in the research laboratory of the department of Food and Biotechnologies in the South Ural State University. To increase solubility and bioavailability of taxifolin we used 20-minute 630 W ultrasonic impact, providing taxifolin nanostructuring. The plant extract consists of reconstituted extracts from Beta vulgaris L. ssp.vulgaris and Lonicera сaerulea L. in a 3:1 ratio with 0.1 % of taxifolin and the amount of dry substance of no less than 15 %. Taxifolin content in a final product is no less than 0.02 %. Results. It was established that taxifolin water solution is quite sensitive to ultrasonic cavitation. The morphological structure of taxifolin particles, treated with ultrasound, was close to a spherical shape. Particles were characterized by amorphous structure, which is positive for solubility and bioavailability properties. Antioxidant activity is 1.74–1.98 times higher than in the solutions obtained using a mechanical approach. This indicates the increased physiological value of solutions. The drink obtained on the base of beet and honeysuckle extracts with 0.1 % taxifolin had the total content of betanin and betaxanthine equaled 54 ± 2 mg/100 g and the total content of phenol substances of 194 ± 4 mg in terms of gallic acid. The consumption of a taxifolin plant extract-based drink results in the decrease of Streptococcus to significantly lower values. There is a shift in pH values in a range from 6.5 to 7.5 in comparison with the initial pH values of 5.5 ÷ 6.0 units. Conclusion. The combination of secondary metabolites (polyphenols) in the form of Lonicera сaerulea L. and Beta vulgaris L. ssp.vulgaris plant extracts with taxifolin is a very promising one for the technology of adaptogenic drinks to improve homeostatic mechanisms involving microbiota at the stage of oral intake. Цель работы ‒ разработка адаптогенного напитка на основе полифенольного комплекса антиоксидантной активности, оптимизированного по биодоступности. Материалы и методы исследования. Исследование выполнено на основе полифенольного комплекса антиоксидантной активности: дигидрокверцетина (ДГК) (экстракт Дауской лиственницы (Larix gmelinii) с массовой долей ДГК не менее 97,0 %) и фитоэкстрактов Lonicera сaerulea L. и Beta vulgaris L. ssp.vulgaris, полученных в условиях исследовательской лаборатории кафедры «Пищевые и биотехнологии» ФГАОУ ВО «ЮУрГУ» (НИУ). Для повышения растворимости и биодоступности ДГК использовалось ультразвуковое воздействие (УЗВ), позволяющее обеспечить условия наноструктурирования ДГК в режиме 20 ± 2 кГц с интенсивностью излучения до 100 Вт/см2, мощностью воздействия 630 Вт при температуре не более 55 °С, в течение 20 мин. Фитоэкстракт представлял собой восстановленные растительные экстракты Beta vulgaris L. ssp.vulgaris и Lonicera сaerulea L. в соотношении 3:1, содержанием ДГК 0,1 % и массовой долей сухих веществ не менее 15 %. Содержание ДГК в готовом напитке составляло не менее 0,02 %. Результаты. Установлено, что водный раствор ДГК весьма чувствителен к ультразвуковой кавитации. Морфологическая структура частиц ДГК раствора, обработанного УЗ была приближена к сферической форме, частицы при этом характеризовались аморфной структурой, что положительно сказывается на растворимости и биодоступности. АОА в 1,74–1,98 раза превышает значения этого показателя для растворов, полученных на основе механического подхода, что указывает на повышенную физиологическую ценность. Напиток, полученный на основе свекольно-жимолостного экстракта с 0,1 % ДКГ имел общее содержание бетанина и бетксантина, 54 ± 2 мг/100 г СВ; общее содержание фенольных веществ ‒ 194 ± 4 мг в пересчете на галловую кислоту. Потребление ДГК-ного фитоэкстрактного напитка обусловливает изменение уровня Streptococcus до статистически достоверно более низкого уровня. Наблюдался сдвиг значений рН в диапазоне от 6,5 до 7,5 ед. при начальном значении рН 5,5 ÷ 6,0 ед. Заключение. Комбинации вторичных метаболитов (полифенолов) в виде фитоэкстрактов Lonicera сaerulea L. и Beta vulgaris L. ssp.vulgaris и ДГК являются перспективными в технологии адаптогенных напитков для подкрепления гомеостатических механизмов с участием микробиоты уже на этапе перорального поступления в организме человека.