научная статья по теме ФРАКЦИИ ЯЧМЕННОЙ БАРДЫ КАК РОСТОВЫЕ СРЕДЫ ДЛЯ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ Биология

Текст научной статьи на тему «ФРАКЦИИ ЯЧМЕННОЙ БАРДЫ КАК РОСТОВЫЕ СРЕДЫ ДЛЯ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ»

МИКРОБИОЛОГИЯ, 2007, том 76, № 6, с. 902-907

ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНЫЕ СТАТЬИ

УДК 601.2:602.3

ФРАКЦИИ ЯЧМЕННОЙ БАРДЫ КАК РОСТОВЫЕ СРЕДЫ ДЛЯ ПРОБИОТИЧЕСКИХ БАКТЕРИЙ

© 2007 г. Г. И. Новик*1, И. Ваужинчик**, О. Норлоу**, Э. Швайцер-Дей**

*Институт микробиологии НАН Беларуси, Минск, Беларусь **Лундский университет, Отдел фундаментальной и прикладной биохимии, Лунд, Швеция

Поступила в редакцию 19.03.2006 г.

Изучена пригодность белковой и полисахаридной фракций пивной ячменной дробины в качестве основы ростовых и ферментационных сред для пробиотических бактерий. Оптимальными питательными средами для культивирования бактерий являлись варианты на основе фракций дробины, в состав которых введены дополнительно лактоза, аскорбиновая кислота, дрожжевой экстракт и минеральные соли. Рост бактерий характеризовался высоким выходом биомассы и содержанием жизнеспособных клеток, интенсивной продукцией органических кислот. Морфологически клетки молочнокислых и бифидобактерий были представлены характерными палочковидными формами.

Ключевые слова: бифидобактерии, молочнокислые бактерии, фракции пивной ячменной дробины, рост, кислотообразование, пробиотики.

В настоящее время наблюдается растущий интерес к пробиотикам и пребиотикам. Молочнокислые и бифидобактерии хорошо известны как пробиоти-ческие микроорганизмы, обладающие рядом интересных функциональных и технологических характеристик [1-4]. При разработке новых технологий получения пробиотиков требуются не только штаммы с высокой активностью, но и дешевые среды для их культивирования. Компоненты сред, являясь источником угле рода, азота и фосфора для роста бактерий, могут также оказывать благотворное действие на здоровье человека. Известно, что продукты переработки зерна могут использоваться в качестве эффективных субстратов для культивирования молочнокислых и бифидобактерий, обеспечивая их высокий ростовой потенциал, продукцию метаболитов и стабильность штаммов при хранении [5-8]. Продукты переработки зерна могут действовать как пребиотики, селективно стимулируя рост молочнокислых и бифидобактерий, присутствующих в кишечнике. Зерна злаков в своем составе содержат водорастворимые углеводные полимеры - бета-глюкан и арабиноксилан, олигосаха-риды - галакто- и фруктоолигосахариды, а также нерастворимые в воде полисахариды - ксилан, целлюлозу и крахмал - вещества, предположительно, выполняющие функцию пребиотиков. Кроме того, эти пищевые волокна могут включаться в пищевой рацион как источник углеводов, вызывающих множественные положительные физиологические эффекты [5]. В этой связи недавно на рынок на-

* Адресат для корреспонденции (e-mail: collection@mbio.bas-

net.by).

чали поставлять пробиотические пищевые продукты, содержащие микроорганизмы видов Lactobacillus и Bifidobacterium и продукты переработки зерна, выступающие в качестве пребиотического компонента. Продукты на основе проросшего ячменя и их полисахаридная фракция эффективно предотвращают диарею, обеспечивают противоэнтерический эффект и могут быть использованы для профилактики колитов [6].

Пивная ячменная дробина, содержащая белковую и полисахаридную фракции, относится к отходам пивоварения; ее получают после затирания солода и отъема сусла [9, 10]. Интерес к использованию ее белковой и полисахаридной фракций растет, поскольку они могут использоваться как функциональная диетическая добавка для лечения кишечных расстройств либо как альтернативный источник белка и углеводов в рационе животных [11, 12]. Ранее нами было показано, что белковая фракция пивной ячменной дробины может быть рекомендована как основа питательной среды для выделения и поддержания актинобактерий, продукции ими биологически активных веществ и интенсивного спорообразования [13].

Целью настоящей работы явилось исследование физиолого-биохимических и морфологических особенностей молочнокислых и бифидобактерий при росте на питательных средах на основе белковой и полисахаридной фракций пивной ячменной дробины.

Таблица 1. Состав сред

Обозначения сред Основной компонент ростовой среды Добавки, в %

BHB Бульон с сердечно-мозговым экстрактом Лактоза - 0.8, аскорбиновая кислота - 0.05, ацетат аммония - 0.3, ацетат натрия - 0.2, тринатрий цитрат - 0.3, MgSO4 ■ 7Н20 - 0.012, MnSO4 - 0.005

PF-1 Белковая фракция ячменной дробины Без добавок

PF-2 То же Лактоза - 1

PF-3 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05

PF-4 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05, дрожжевой экстракт - 0.5

PF-5 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05, дрожжевой экстракт - 0.5, ацетат аммония - 0.3, ацетат натрия - 0.2, тринатрий цитрат - 0.3, MgSO4 ■ 7Н20 - 0.012 и MnSO4 - 0.005

FF-1 Полисахаридная фракция ячменной дробины Без добавок

FF-2 То же Лактоза - 1

FF-3 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05

FF-4 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05, дрожжевой экстракт - 0.5

FF-5 То же Лактоза - 1, аскорбиновая кислота - 0.05, дрожжевой экстракт - 0.5, ацетат аммония - 0.3, ацетат натрия - 0.2, тринатрий цитрат - 0.3, MgSO4 ■ 7Н20 - 0.012 и MnSO4 - 0.005

Примечание. рН каждой среды доводили до 7.2, после чего среды стерилизовали при 121°C в течение 15 мин; BHB - бульон с сердечно-мозговым экстрактом (Brain Heart Broth, "Merck", Германия); фракции пивной ячменной дробины PF-1, FF-1 получали согласно методике [13]; содержание агара в полужидких средах BHB, PF-5 и FF-5 - 0.2%.

МАТЕРИАЛЫ И МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ

Штаммы бактерий. Штамм Bifidobacterium ado-lescentis 94 БИМ, использованный в данном исследовании, получен из Белорусской коллекции непатогенных микроорганизмов (Институт микробиологии Национальной Академии наук Беларуси). Культура молочнокислых бактерий Lactobacillus sp. выделена из коммерческой субстанции Lactobacteri-num siccum ("Иммунопрепарат", Россия).

Состав и приготовление сред. Фракционирование дробины осуществлялось просеиванием через сито BoMill AB (Швеция) [10, 13]. Сепарировали две фракции: грубую полисахаридную (сито, 8 меш) и тонкую белковую (сито, 50 меш). Для приготовления сред 2 г соответствующей фракции вносили в 100 мл дистиллированной воды, перемешивали и автоклавировали полученную суспензию при 121°C в течение 15 мин, затем охлаждали и фильтровали через бумажный фильтр; pH фильтрата доводили до 7.2 с использованием 0.5 M NaOH. Состав сред, приготовленных на основе фракций и использованных для изучения активности роста, продукции уксусной кислоты и морфологии клеток бифидобак-терий и молочнокислых бактерий, приведен в табл. 1.

Культивирование бактерий. 4.5 мл суспензии, содержащей 109/мл клеток, засевали в 90 мл среды в колбы емкостью 100 мл. Бактерии культивировали

в термостате при 37°С в течение 24-48 ч в статических условиях. Количество жизнеспособных клеток определяли в 1 мл бактериальной культуры (число КОЕ/мл) методом предельных разведений с последующим высевом на полужидкую (содержание агара 0.2%) селективную тиогликолевую среду [14]. Для характеристики колониального роста молочнокислых и бифидобактерий проводили высев десятикратных разведений (10-6-10-8) на полужидкие среды на основе белковой и полисахаридной фракций пивной ячменной дробины.

Накопление биомассы определяли по оптической плотности клеточной суспензии при длине волны 590 нм; активную кислотность среды (рН) как описано ранее [14].

Продукция кислот. Содержание ацетата измеряли с использованием метода газовой хроматографии на колонке ИР-РРАР при 80-140°С, температуре инжектора 180°С и пламенно-ионизационного детектора 260°С. Азот применялся как газ-носитель при скорости потока 67 мл/мин. Профильтрованную пробу (0.9 мл) смешивали с 0.1 мл 10% фосфорной кислоты и 1 мкл этой смеси вводили в импульсном режиме. Для характеристики ацидогенеза бифидобактерий концентрацию молочной кислоты рассчитывали по Лауэру [15].

Изучение морфологии клеток. Методики, описанные в работе [3], применяли для изучения морфологии клеток пробиотических бактерий. Мор-

Таблица 2. Рост и ацидогенез бифидобактерий на средах, содержащих фракции пивной ячменной дробины

Жизнеспособность клеток, КОЕ/мл

OD, 590 нм

Среда 24 ч 48 ч 24 ч 48 ч 24 ч 48 ч 24 ч 48 ч

ВНВ 5 х 109 5 х 109 0.79 0.79 1.20 1.20 4.55 4.55

PF-1 2 х 108 4 х 108 0.24 0.28 0.37 0.42 4.75 4.71

PF-2 1 х 109 2 х 109 0.38 0.40 0.57 0.6 4.02 4.03

PF-3 1 х 109 3 х 109 0.37 0.41 0.56 0.62 4.05 4.01

PF-4 3 х 109 4 х 109 0.53 0.56 0.81 0.85 4.01 4.00

PF-5 6 х 109 5 х 109 0.82 0.85 1.24 1.29 4.55 4.56

FF-1 8 х 107 9 х 107 0.12 0.13 0.18 0.20 4.52 4.43

FF-2 5 х 108 8 х 108 0.25 0.26 0.37 0.39 4.01 4.01

FF-3 5 х 108 9 х 108 0.25 0.30 0.37 0.46 4.02 4.01

FF-4 1 х 109 2 х 109 0.44 0.49 0.66 0.74 4.01 4.01

FF-5 2 х 109 3 х 109 0.73 0.73 1.10 1.10 4.02 4.01

Биомасса, мг/мл

рН

Уксусная Молочная

кислота, кислота,

мг/л мг/л

24 ч 24 ч

11580 7720

820 547

1360 907

2470 1647

3215 2143

5180 3453

1415 943

2890 1927

3090 2060

3690 2460

5080 3387

Примечание. Расшифровка сокращений приведена в табл. 1. Для сред, содержащих соли уксусной кислоты (табл. 1), для коррекции значений концентраций ацетата в среде культивирования производили вычитание соответствующих исходных значений. Уровень продукции уксусной и молочной кислоты измеряли через 24 ч.

фологию бактериальных клеток анализировали с помощью микроскопа LABORHOT-2, "Мтоп" (Япония) при 1000-кратном увеличении.

РЕЗУЛЬТАТЫ

Составы различных приготовленных ростовых сред с бульоном BHB [16], белковой и полисахарид-ной фракциями пивной ячменной дробины приведены в табл. 1. Среды BHB, использовавшиеся в данной работе, - это стандартные органические среды, сравнимые по своим характеристикам с ростовыми средами на основе обезжиренного молока, традиционно рекомендуемыми для культивирования бифидобактерий и молочнокислых бактерий. За исключением сред, маркированных как PF1 и FF1, остальные среды модифицировали различными добавками. Показатели, характеризующие рост культур - жизнеспособность клеток, урожай биомассы, продукцию органических кислот, изменение рН культуральной жидкости в процессе ферментации - приведены в табл. 2, 3. Установлено, что питательные среды на осно

Для дальнейшего прочтения статьи необходимо приобрести полный текст. Статьи высылаются в формате PDF на указанную при оплате почту. Время доставки составляет менее 10 минут. Стоимость одной статьи — 150 рублей.

Показать целиком