CC BY
1Н.И. Хамнаева, д-р техн. наук, проф., e-mail: hni@bk.ru В.Д. Олмоева, канд. техн. наук, доц., e-mail: valius@yandex.ru З.М. Намсараева, канд. техн. наук, доц.
Восточно-Сибирский государственный университет технологий и управления, г. Улан-Удэ
УДК 579.674
ИССЛЕДОВАНИЕ АНТАГОНИСТИЧЕСКОЙ АКТИВНОСТИ КОМБИНИРОВАННОГО ИНОКУЛЯТА НА ОСНОВЕ МИКРОБНОЙ АССОЦИАЦИИ
КЕФИРНЫХ ГРИБКОВ
В статье приведены данные об антагонистической активности микробного консорциума. Для получения микробных клеток лактозосбраживающих дрожжей использован химический состав природной минеральной воды, что обеспечило их высокую активность и устойчивость. Проведены исследования, доказывающие антибиотическую активность микробного консорциума на основе культур лактозосбраживающих дрожжей, выделенных из экосистем Забайкалья, микробной ассоциации кефирных грибков и ацидофильной палочки. Разработанное соотношение культур дрожже-бактериального консорциума обеспечивает его устойчивость к условно-патогенной микрофлоре. Для определения антагонистической активности микробного консорциума использовали штамм E. coli в качестве тест-культуры. Известно, что обогащение пищевых продуктов функциональной компонентой осуществляется за счет введения в состав пищевых продуктов биокомпонентов животного и растительного происхождения, а также процесса ферментации. Полученный микробный консорциум имеет широкое практическое применение в области функционального питания.
Ключевые слова: консорциум микроорганизмов, продукты питания функционального назначения, лактозосбраживающие дрожжи, сочетаемость, антибиотическая активность.
N.I. ^amnaeva, Dr. Sc. Engineering, Prof.
V.D. Olmoeva, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
Z.M. Namsaraeva, Cand. Sc. Engineering, Assoc. Prof.
ANTAGONISTIC ACTIVITY RESEARCH OF THE COMBINED INOCULUM ON THE BASIS OF MICROBIAL ASSOCIATION OF KEFIR GRAINS
This article presents data on the antagonistic activity of the microbial consortium. The chemical composition of the natural mineral water is used to obtain microbial cells. It provides a high activity and stability of lactose fermenting yeast cells. The conducted research proves the antibiotic activity of the microbial consortium on the basis of cultures of lactose fermenting yeasts allocated from the TransBaikal ecosystems, microbial associations of kefir grains and Lactobacillus acidophilus. The developed ratio of cultures provides its resistance to potentially pathogenic microflora (E.coli). E.coli strain is used as test culture for determination of antagonistic activity of microbic consortium. It is known that enrichment offoodstuff by functional component is performed due to introduction of biocomponents of an animal and vegetable origin in foodstuff composition, and also fermentation process. The received microbic consortium has big practical application in the field offunctional food.
Key words: consortium of microorganisms, functional food, lactose fermenting yeasts, compatibility, antibiotic activity.
Введение
Симбиотически сформированные взаимоотношения микроорганизмов активно используются в пищевой биотехнологии для получения продуктов профилактического назначения. Кисломолочные продукты, полученные с применением комплекса микроорганизмов, -дрожжей и лактобактерий - кефир, кумыс, курунга и др., используются как диетические продукты, обладающие как питательными, так и лечебными свойствами.
Преимущества использования симбиоза микробных партнеров в биологически сформировавшихся консорциумах очевидны: повышение эффективности биоконверсии используемой питательной среды; возрастание удельной скорости роста микробных клеток, усиление сопротивляемости к воздействию внешних факторов, в том числе к условно-патогенной микрофлоре.
С другой стороны, интенсивно проводятся исследования по созданию продуктов, которые могли бы не только обеспечить необходимое поступление в организм человека полезных веществ (пищевых волокон, витаминов, минеральных веществ, полиненасыщенных жирных кислот, антиоксидантов, олигосахаридов, микроэлементов), но и предупредить различные заболевания.
Потребительские свойства продуктов профилактического назначения включают три составляющие: пищевую ценность, вкусовые качества, физиологическое воздействие. Создание продуктов «здорового» питания, имеющих сбалансированный состав, может быть реализовано за счет их многокомпонентности. Обогащение пищевых продуктов функциональной компонентой осуществляется за счет введения в состав пищевых продуктов биокомпонентов животного и растительного происхождения, а также процесса ферментации.
Многочисленными исследованиями подтверждена антагонистичность лактозосбражи-вающих микроорганизмов к условно-патогенной микрофлоре (Salmonella, Shigella, Escherichia и др.). Известно, что гнилостные процессы, происходящие в кишечнике, в присутствии лактозосбраживающих дрожжей заметно ослабляются. Установлено положительное влияние лактозосбраживающих дрожжей на качество сливочного масла, подавление плесневения и прогоркания [1, 2, 4].
Анализ данных отечественной и зарубежной литературы свидетельствует о том, что, несмотря на широту исследований, направленных на создание новых технологий производства продуктов функционального назначения, отсутствуют разработки, использующие потенциал вторичного молочного сырья, природных минеральных вод и микробной системы. В связи с этим актуальным является исследование сочетаемости лактозосбраживающих дрожжей, выделенных из экосистем Забайкалья, с мезофильными, термофильными бактериальными клетками с целью увеличения их антагонистической активности по отношению к условно-патогенной микрофлоре.
Цель исследования
Представляет интерес изучение антагонистической активности консорциума микроорганизмов, полученного при совместном культивировании их в молочной среде, обогащенной физиологическими компонентами природной минеральной воды Забайкалья.
Материал и методы исследования
Для постановки экспериментов были использваны следующие соотношения культур лактозосбраживающих дрожжей, микробной ассоциации кефирных грибков и ацидофильной палочки в консорциуме микроорганизмов:
- вариант 1: 1,5 : 1,0 : 0,5;
- вариант 2: 0,5 : 1,0 : 1,5;
- вариант 3: 1,0 : 1,0 : 1,0.
При разработке соотношений комбинирования культур консорциума микроорганизмов за основу принято количество лактозосбраживающих дрожжей по отношению к лактобакте-риям, в том числе пробиотической культуре ацидофильных палочек.
Антибиотическую активность определяли методом серийных разведений в гидролизо-ванном молоке. В стерильное обезжиренное молоко вносили 1% исследуемой культуры молочнокислых бактерий и выдерживали в течение 18 ч при температуре оптимальной для каждой из исследованных групп микроорганизмов. Полученный сгусток фильтровали через бумажный фильтр. Стерильно разливали по 1 мл стерильного гидролизованного молока, раз-
85
бавленного в соотношении 1:3 стерильной водой (рН 6,0). В первую пробирку с гидролизо-ванным молоком вносили 1 мл фильтрата молочнокислых бактерий - разведение 1:2, а затем готовили серию последовательных разведений - 1:4, 1:8, 1:16 и т.д. Одновременно готовили бактериальную взвесь 24-часовой тест-культуры по стандарту мутности. Во все пробирки с разведениями фильтрата вносили по 1 петле взвеси тест-культуры. Пробирки термостатиро-вали 18 ч при температуре 380 °С. Интенсивность роста устанавливали визуально. После инкубации посевов производили учет результатов, учитывая подавление роста тест-культуры под влиянием исследуемого штамма. В качестве тест-культуры использовали E. coli J53.
Антагонистическое действие исследуемых культур выявляли методом совместного культивирования антагонистов и тест-культур в молоке.
Результаты исследования и их обсуждение
Характер взаимоотношений между живыми клетками в вариантах соотношений культур консорциума микроорганизмов исследовали по изменению содержания молочной кислоты в питательной среде, которая приводит к сдвигу активной и титруемой кислотности и является основным веществом, обусловливающим антагонистическую активность лактобакте-рий. Результаты исследования динамики приведены на рисунке 1.
Анализ полученных данных (см. рис. 1) свидетельствует о наибольшей активности консорциума, где соотношение используемых культур следующее: 1 часть лактозосбраживаю-щих дрожжей, 1 часть микробной ассоциации кефирных грибков, 1 часть L. acidophilus 317/402. Так, величина активной кислотности изменилась на 0,7 единиц после ферментации консорциумом микроорганизмов, где превалирует активная культура лактозосбраживающих дрожжей; 0,8 единиц - консорциумом микроорганизмов с преобладанием ацидофильной палочки; на 1,0 единицу - при ферментации консорциумом, характеризующимся равным соотношением используемых культур. Максимальный сдвиг титруемой кислотности отмечен при культивировании 1 части лактозосбраживающих дрожжей, 1 части микробной ассоциации кефирных грибков, 1 части ацидофильной палочки в соотношении 1:1:1 и составило 25 °Т. На основе метода, предложенного Г.С. Иниховым (Химический анализ молочных продуктов: учеб. пособие для вузов пищевой промышленности, 1971), показатели титруемой кислоты позволяют предположить, что содержание молочной кислоты увеличилось с 0,45 до 0,675%.
Как видно из данных, приведенных на рисунке 1, процесс ферментации разработанной питательной среды консорциумом микроорганизмов - 1 часть лактозосбраживающих дрожжей, 1 часть микробной ассоциации кефирных грибков, 1 часть ацидофильной палочки - оказывает значительное влияние на кислотность среды, сдвигая ее в кислую сторону. Это соотношение культур обеспечило кислотообразующую способность микробного консорциума. Однако увеличение в соотношении консорциума микроорганизмов содержания ацидофильной палочки обеспечивает кислотообразующую способность, происходит интенсивное накопление молочной кислоты, преобладает кислый вкус.
Известно, что производственная ценность культур микроорганизмов для получения функциональных продуктов питания обусловлена их устойчивостью к условно-патогенной микрофлоре семейства Enterobacteriaceae. Значительный интерес представляет исследование антибиотической активности культур консорциума микроорганизмов к условно-патогенному штамму E. coli J53. Результаты исследований представлены в таблице.
Данные таблицы свидетельствуют о том, что наибольший уровень накопления антибиотических веществ был обнаружен при культивировании консорциума с равным соотношением культур консорциума микроорганизмов. При этом бактерицидный эффект варианта отмечен при разведении 1:4, бактериостатический - при разведении 1:16.
Антагонистическая активность полученных штаммов, очевидно, связана с повышенным синтезом молочной кислоты (см. рис. 1), а также других минорных соединений. Известно, что сообщества молочнокислых бактерий и дрожжей обладают способностью продуци-
ровать антибиотические вещества: низин, диплококцин, лактолин и др. Перечисленные вещества даже при разведении оказывают бактериостатическое воздействие на грамположи-тельные и грамотрицательные микроорганизмы, бактрицидное - на патогенные грамотрица-тельные бактерии [3].
К а
л" н о о и н
8 о
и «
«
<С
Продолжительность культивирования, ч
л н о о
н т о л с
е
у
урти Н
■2 24 ае 4В еэ 72
Продолжительность культивирования, ч
б
Рисунок 1 - Динамика активной, титруемой кислотности консорциума микроорганизмов: а - динамика активной кислотности консорциума микроорганизмов; б - динамика титруемой кислотности консорциума микроорганизмов
а
Таблица
Антибиотическая активность культур лактозосбраживающих дрожжей, микробной ассоциации кефирных грибков и L. acidophilus 317/402 и их сочетаний
Антибиотическая активность
Наименование культур (разведения)
1:2 1:4 1:8 1:16 1:32
Лактозосбраживающие дрожжи - - + ++ ++
Микробная ассоциация кефирных грибков - - + ++ +++
L. acidophilus 317/402 - - - + ++
Консорциум: лактозосбраживающие дрожжи, микрофлора микробной ассоциации кефирных грибков, L. acidophilus 317/402: Вариант 1 в соотношении: 0,5:1:1,5 + ++ ++
Вариант 2 в соотношении: 1,5:1:0,5 - - + ++ ++
Вариант 3 в соотношении: 1:1:1 - - + + ++
Примечание:
«-» - отсутствие роста тест-культуры; «++» - средний рост тест-культуры;
«+» - слабый рост тест-культуры; «+++» - обильный рост тест-культуры
Выводы
Полученный микробный консорциум на основе активного инокулята дрожжей, микробной ассоциации кефирных грибков и промышленного штамма L. acidophilus 317/402 в соотношении 1:1:1, обеспечивающий содержание (7±2)*108 КОЕ/см3 клеток дрожжей, (5±1)*106 КОЕ/см3 клеток мезофильных лактобактерий, (4±1)*108 КОЕ/см3 клеток ацидофильной палочки, обладает высокой антагонистической активностью к условно-патогенной микрофлоре.
Библиография
1. Хамнаева Н.И. Кефирные грибки: использование биотехнологических свойств при производстве бактериальных заквасок. - М.: Изд-во МГУПБ, 2000. - 89 с.
2. Скородумова А.М. Дрожжи молока и молочных продуктов и их производственное значение. - М.: Пищевая промышленность, 1969. - 120 с.
3. Канарейкина С.Г., Кудрявцева Т.А., Махиянов А.М. Антибиотическая активность новых видов кисломолочных продуктов смешанного брожения // Вестник Башк. гос. аграрного ун-та. - 2012. -№ 2.- С. 74-76.
4. Полянская И.С., Тераевич А.С., Топал О.И. и др. Антибиотическая активность молочнокислых культур к сальмонеллам // Молочная промышленность. - 2015. - № 1. - С. 55-67.
Bibliography
1. Кhamnaeva N.I. Kefir grains: using of their biotechnological properties in production of bacterial ferments. - M.: MSUAB, 2000. - 89 p.
2. Skorodumova A.M. Yeast of milk and dairy products and its production value. - M.: Food Industry, 1969. - 120 p.
3. Kanareikirn S.G., Kudryavtseva T.A., Mahiyanov A.M. Antibiotic activity of new kinds of dairy products // Herald of the Bashkir State Agrarian University. - 2012. - N 2. - P. 74-76.
4. Polyanskaya I.S., Teraevich A.S., Topal O.I. et al. The antibiotic activity of lactic acid cultures against Salmonella // The Dairy Industry. - 2015. - N 1. - P. 55-67.
