CC BY
0INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
АНТАГОНИСТИЧЕСКАЯ АКТИВНОСТЬ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ РОДА LACTOBACILLUS К ТЕХНИЧЕСКИ-ВРЕДНЫМ МИКРООРГАНИЗМАМ
1Шенявская Екатерина Марьяновна, 2Фурик Наталья Николаевна, 3Жабанос Наталья Константиновна, 4Маркевич Раиса Михайловна
1младший научный сотрудник, РУП «Институт мясо-молочной промышленности», Республика Беларусь, 2первый заместитель директора, РУП «Институт мясо-молочной промышленности», Республика Беларусь, 3заведующий отделом биотехнологий, РУП «Институт мясо-молочной промышленности», Республика Беларусь, 4доцент кафедры биотехнологии, УО «Белорусский государственный технологический университет»,
Республика Беларусь. https://doi.org/10.5281/zenodo.13832742
Аннотация. В статье приведены результаты исследований по оценке антагонистической активности молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к технически-вредным микроорганизмам. Установлено, что изученные штаммы обладают антагонистической активностью к технически-вредным микроорганизмам: к кишечной палочке - 100 % изученных штаммов лактобацилл; к маслянокислым бактериям - 75 %; к дрожжам - 33 %; к плесневым грибам - 67 %. Исследование показало, что антагонистическая активность является индивидуальной особенностью отдельных штаммов и проявляется в отношении определённых видов (штаммов) технически-вредных микроорганизмов, поэтому следует вести целенаправленный отбор штаммов-антагонистов. Для получения высокого уровня антагонистической активности с широким спектром действия рекомендуется объединять штаммы-антагонисты в консорциумы.
Ключевые слова: антагонистическая активность, молочнокислые микроорганизмы, лактобациллы, Lactobacillus paracasei, Lactobacillus fermentum, Lactobacillus gasseri, Lactobacillus reuteri, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus curvatus, Lactobacillus sakei, технически-вредные микроорганизмы.
В последние годы понятие об антагонизме основывается на современных представлениях о конкретных механизмах, которые весьма различны, несмотря на сходное фенотипическое выражение антагонистической активности микробов [2]. Бактерии выделяют вещества разного химического строения и различной силы действия [5], которые могут подавлять рост и размножение микроорганизмов - бактериостатическое действие, или обуславливать их гибель - бактерицидное действие и даже лизис - бактериолитическое действие [1].
Выявление бактерицидных и бактериостатических свойств заквасочных микроорганизмов лежит в основе разработки биологических способов борьбы с патогенными и технически-вредными микроорганизмами, развитие которых приводит к снижению безопасности, качества и хранимоспособности ферментируемых молочных продуктов [3]. В зависимости от характера антагонистической активности она является или видовым, или штаммовым признаком [4]. Поэтому целью исследования является
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" _25-26 SEPTEMBER, 2024_
определение антагонистических свойств штаммов молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к технически-вредным микроорганизмам.
Объектами исследования являлись 12 штаммов лактобацилл из Республиканской коллекции промышленных штаммов заквасочных культур и их бактериофагов: Lactobacillusparacasei 2639 ML-O, 2799 ML-O, Lactobacillusfermentum 2652 TL-O, 2650 TL-O, Lactobacillus gasseri 2638 TL-O, 2648 TL-O, Lactobacillus reuteri 2787 ML-O, Lactobacillus pentosus 2788 ML-O, Lactobacillus curvatus 2789 ML-O, 2802 ML-O, Lactobacillus sakei 2800 ML-O, 2801 ML-O.
Исследование антагонистической активности лактобацилл проводили в отношении тест-культур технически-вредных микроорганизмов: 5 штаммов кишечной палочки, 6 штаммов маслянокислых бактерий, 3 - культур дрожжей и 3 - культур плесневых грибов. Оценивали антагонистическую активность методом отсроченного антагонизма на плотной питательной среде MRS по величине зоны задержки роста тест-культур технически-вредных микроорганизмов.
Для сравнительной оценки результатов антагонистической активности молочнокислых бактерий рода Lactobacillus величины зон задержки роста тест-культур приводили к среднему значению для каждой группы технически-вредных микроорганизмов. В тексте приведены средние значения зоны задержки роста тест-культур с учётом погрешностей, которые рассчитывали в программном обеспечении Microsoft Office Exel через среднеквадратичное отклонение. Результаты исследования представлены на рисунках 1, 2, 3.
57
«
й
и ер О
35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
О
I
$
оо
3
ю
2
2,
с-"4
О
I
$
00 ю
2
00
2
-тг
2
г-
2
0 2
2 2
OS
2
0,
с-'4
2,
оо"
О 1 О ■ О ■ 0 1 0 1 0 1 0 1
OS 3 ю 2 OS OS f- 2 00 00 f- 2 OS 00 f- 2 2 0 00 2 0 0 00 2 10 00 2
0
1
$
2 5
ю
2
,5
0
1
$
0
"О
2
,0
г-00 г-
2
Рисунок 1 - Антагонистическая активность молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к кишечной палочке
Как видно из данных на рисунке 1, все исследованные штаммы лактобацилл проявили антагонистическую активность к штаммам кишечной палочки. Следует отметить, что штаммы Lactobacillus sakei 2800 ML-O, Lactobacillus paracasei 2639 ML-O, 2799 ML-O, Lactobacillus pentosus 2788 ML-O и Lactobacillus curvatus 2802 ML-O обладали достаточно высоким уровнем антагонистической активности по отношению к E. coli: средние значения зон задержки роста тест-культур составили 29,8±0,9 мм, 28,2±5,1 мм, 24,8±2,6, 27,8±4,2 мм
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
и 22,8±2,8 мм, соответственно. У остальных штаммов лактобацилл наблюдалось проявление средней антагонистической активности к тест-культурам кишечной палочки: среднее значение зон задержки роста находилось в пределах от 10,4±1,6 мм (у Lactobacillus reuteri 2787 ML-O) до 20,0±2,1 мм (у Lactobacillus curvatus 2789 ML-O).
Определено, что 75 % от исследованных молочнокислых бактерий рода Lactobacillus обладают антагонистической активностью к маслянокислым бактериям (рисунок 2). В большинстве, они проявляют низкий уровень антагонистической активности: наиболее высокие средние значения зоны задержки роста тест культур у штаммов Lactobacillus paracasei 2799 ML-O (7,2±1,5 мм) и Lactobacillus sakei 2801 ML-O (5,2±1,7 мм).
| 35,0 -
& а 30,0 -
« g
25,0 -
20,0 -
g È? о л
m н
ё ^ 15,0
« а I
M н 1) о
S £ S g
<ц О
то „ „ S л 0,0
g о О
Çp I I
о
10,0 5,0
0, 0, _<N
1 ,0
$ $
00 00
m Tt
ЧО ЧО
<N (N
OS m
<N
<N —с-"4 ■ 0, С-, <N m ci4 5, m" ,5 5, 0, 1
,0 ,0 ,0
О ■ О ■ О ■ 0 1 О 1 О ■ О 1 О 1 $ О ■
OS OS f-<N 00 00 f-<N OS 00 f-<N <N 0 00 <N 0 0 00 <N 10 00 <N <N <N 0 5 <N f-00 <N
Рисунок 2 - Антагонистическая активность молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к маслянокислым бактериям
У 33 % изученных лактобацилл обнаружена антагонистическая активность к дрожжам (рисунок 3, а)). Средние значения зоны задержки роста тест-культур дрожжей соответствуют низкому уровню антагонистической активности: для штамма Lactobacillus pentosus 2788 ML-O - 5,7±2,8 мм, для штамма Lactobacillus sakei 2801 ML-O - 5,3±4,1 мм, для штамма Lactobacillusgasseri 2638 TL-O - 2,0±0,8 мм и для штамма Lactobacillus curvatus 2789 ML-O - 1,7±1,3 мм.
К плесневым грибам антагонистической активностью обладают 67 % исследованных штаммов (рисунок 3, б)), в основном проявляя низкий ее уровень (среднее значение зоны задержки роста плесневых грибов варьирует в пределах от 1,0±0,8 мм до 4,3±3,3 мм). Однако, у штамма Lactobacillus gasseri 2638 TL-O наблюдалось проявление средней антагонистической активности по отношению к плесеням: средняя величина зоны задержки роста плесневых грибов составила 13,0±3,5 мм.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS" 25-26 SEPTEMBER, 2024
л
и s
Si i
M
^ с
g рр
s g
§ èy
к
m и и
?! и л о
35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
0, ,2
О
I
2
0, ,0
О
I
$
00 ю
2
t-, ,5
3, ,5
О'О О'О ,1 о'о О'О
0 1 0 1 О ■ 0 1 0 1 О ■ 0 1
OS 3 ю 2 os OS г- 2 00 00 г- 2 OS 00 г- 2 2 0 00 2 0 0 00 2 10 00 2
0, ,0
О
I
^
2 5
ю
2
0, ,0
О
I
$
0 5
ю
2
0, ,0
00
2
а)
§
и л о
35,0 30,0 25,0 20,0 15,0 10,0 5,0 0,0
,0
m"
О
I
$
оо
3
ю
2
3,
3, ,2 3, ,3 с-, [L-O 0,0 [L-O 0,0 [L-O 0,0 0, C-, L-O 0,0 0, ,2
0 1 и 0 1 О ■ O - O - O - -L O -
H 00 ю 2 OS 3 ю 2 OS OS f- 2 00 00 f- 2 OS 00 2 2 0 00 2 0 0 00 2 10 00 2 H 2 5 2 0 5 2 f-00 f- 2
б)
Рисунок 3 - Антагонистическая активность молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к технически-вредным микроорганизмам: а) - к дрожжам, б) - к плесневым грибам.
Таким образом, с помощью метода перпендикулярного штриха была определена антагонистическая активность молочнокислых бактерий рода Lactobacillus к технически-вредным микроорганизмам. Исследование показало, что изученные штаммы обладают антагонистической активностью к технически-вредным микроорганизмам: к кишечной палочке - 100 % изученных штаммов лактобацилл; к маслянокислым бактериям - 75 %; к дрожжам - 33 %; к плесневым грибам - 67 %. Вместе с тем, антагонистическая активность является индивидуальной особенностью отдельных штаммов и проявляется в отношении определённых видов (штаммов) технически-вредных микроорганизмов, поэтому следует вести целенаправленный отбор штаммов-антагонистов. Для получения высокого уровня антагонистической активности с широким спектром действия рекомендуется объединять штаммы-антагонисты в консорциумы.
INTERNATIONAL SCIENTIFIC AND PRACTICAL CONFERENCE "STATUS AND DEVELOPMENT PROSPECTS OF FUNDAMENTAL AND APPLIED MICROBIOLOGY: THE VIEWPOINT OF YOUNG SCIENTISTS"
_25-26 SEPTEMBER, 2024_
Список использованной литературы:
1. Alvarez-Sieiro, P., Montalbán-López, M., Mu, D., Kuipers, O. P. Bacteriocins of lactic acid bacteria: extending the family. Appl Microbiol Biotechnol, 2016. DOI 10.1007/s00253-016-7343-9;
2. Ortolani, M. B., T., Moraes, P. M., Perin, L. M., Vi9osa, G. N., Carvalho, K. G., Silva Júnior, A., Nero, L. A. Molecular identification of naturally occurring bacteriocinogenic and bacteriocinogenic-like lactic acid bacteria in raw milk and soft cheese. J. Dairy Sci., 2010, Volume 93, pp. 2880-2886. doi: 10.3168/jds.2009-3000;
3. González- González, F., Delgado, S., Ruiz, L., Margolles, A., Ruas-Madiedo, P. Functional bacterial cultures for dairy applications: Towards improving safety, quality, nutritional and health benefit aspects. Journal of Applied Microbiology, 2022, Volume 133, pp. 212-229. Accessed May 2024. https://doi.org/10.1111/jam.15510;
4. Семенов А. В. Антагонизм как результат межмикробных отношений. Бюллетень научного центра УрО РАН. - 2013. - С. 1-8.
5. Стоянова Л. Г., Устюгова Е. А., Нетрусов А. И. Антимикробные метаболиты молочнокислых бактерий: разнообразие и свойства. Прикладная биохимия и микробиология. - 2012. - Т. 48, № 3. - С. 259-275.
