Registration Number
0826U000748, PhD dissertation
Status
Доктор філософії
Date
04-06-2026
popup.evolution
o
Title
Biosynthesis of selenium nanoparticles by lactic acid bacteria and their application in food technologies
Author
Myroslav O. Khonkiv,
popup.head Viktor P. Stabnikov
popup.opponent Inna L. Harmasheva
popup.opponent Iryna M. Voloshyna
popup.review Svitlana O. Starovoitova
popup.review Oksana I. Skrotska
popup.rada
National university of food technologies
Description
У багатьох регіонах світу, зокрема й у Європі, спостерігається дефіцит селену в раціоні населення, що призводить до порушення антиоксидантного захисту організму та підвищення ризику розвитку низки захворювань. Існуючі форми селену характеризуються або обмеженою біодоступністю, або потенцій-ною токсичністю при передозуванні. Наночастинки селену розглядаються як альтернативне джерело мікроелемента завдяки високій біологічній ефективності та нижчій токсичності.
Перспективним підходом до їх синтезу є використання селенсинтезуючих молочнокислих бактерій, здатних до біотрансформації селеніту натрію в наноформу селену з підвищеною ефективністю та безпечністю. Молочнокислі бактерії мають статус GRAS, а синтезовані ними наночастинки характери-зуються оптимальними розмірами та наявністю природних стабілізуючих агентів біологічного поход-ження.
Дисертаційна робота присвячена дослідженню факторів, що впливають на синтез наночастинок селену молочнокислими бактеріями, оптимізації процесу біотрансформації селеніту натрію та оцінці можливості використання отриманих наночастинок у складі харчових продуктів.
Підтверджено здатність до синтезу наночастинок штамами родів Lactobacillus, Lactococcus, Streptococcus, Bifidobacterium та Leuconostoc. Синтез розпочинався в експоненційну–стаціонарну фазу росту (24–48 год) і тривав до 72 год, що визначено як оптимальний час завершення процесу. Викори-стання гідролізованого молока як поживного середовища забезпечувало швидкість накопичення біомаси від 0,07 до 0,42 г×год⁻¹, що свідчить про стійкість штамів до токсичної дії селеніту натрію.
За концентрації селеніту натрію 50 мкг/мл оптимальна кількість інокуляту становила 10 %, що забезпе-чувало біотрансформацію 87,20–99,40 % сполуки залежно від штаму. Зменшення біомаси порівняно з контролем складало 37,81–75,97 %, а частка фракції наночастинок серед усіх біосинтезованих форм селену — 17,61–33,16 %. Внесення 1–5 % інокуляту знижувало ефективність, тоді як підвищення до 15 % не давало суттєвих переваг.
Збільшення концентрації селеніту натрію до 150 мкг/мл сприяло підвищенню концентрації наночасти-нок до 15–29 мкг/мл (41–64 % серед усіх сполук селену). При концентрації 250 мкг/мл біотрансформація знижувалася до 11–33 %, а накопичення біомаси зменшувалося до 47–82 % відносно контролю.
Оптимізація часу внесення селеніту натрію (0–6 год залежно від штаму) та швидкості перемішування (110 об/хв) дозволила підвищити концентрацію наночастинок до 27–32 мкг/мл і їх вміст до 45–63 % се-ред усіх синтезованих сполук. Використання двоштамових композицій підвищувало ефективність син-тезу. Найкращі результати отримано для композиції L. delbrueckii subsp. bulgaricus 3511 та L. lactis subsp. cremoris 1220 (LBLC), де концентрація наночастинок досягала 38,92±0,23 мкг/мл, а їх частка — 78,27 %.
Показано можливість використання біодобавки, що містить наночастинки селену та біомасу бактерій, у виробництві питного йогурту. Інактивація клітин пастеризацією перед заквашуванням забезпечувала стабільніші показники якості продукту. Додавання біодобавки LBLC+SeNPs у кількості 10–50 % від рекомендованої добової норми селену покращувало реологічні властивості йогурту та підвищувало синтез екзополісахаридів. Ступінь відновлення структури гелю збільшувався до 32–43 % порівняно з 26 % у контролі, при цьому оптимальні показники синерезису та кислотності спостерігалися при внесенні 25 % добової норми селену.
Наявність наночастинок у складі біодобавки підтверджено методом енергодисперсійної рентгенівської спектроскопії (характерний пік близько 1,4 кеВ). Дані SEM показали середній розмір частинок 260,95 ± 70,88 нм (76–458 нм), з основними фракціями 150–175 нм та 225–250 нм. Значення d10, d50 та d90 ста-новили відповідно 232 нм, 313 нм і 400 нм. Пастеризація при 87°С протягом 3 хв не спричиняла критич-них змін розміру та форми наночастинок.
Розрахунок собівартості лабораторного виробництва показав її низький рівень — 0,23–1,17 грн на дозу (10–50 % добової норми), що становить 0,5–4,9 % вартості готового продукту.
Registration Date
2026-04-01
popup.nrat_date
2026-04-01 / 2026-07-03
