CC BY
25
УДК 602.4:620.3
ИССЛЕДОВАНИЕ ПРОЦЕССА СИНТЕЗА БАКТЕРИОЦИНОВ
Зимина М.И.1, Газиева А.Ф.2 ©
1Научный сотрудник, научно-исследовательский институт биотехнологии, г. Кемерово;
Аспирант, ФГБОУ ВО Кемеровский технологический институт пищевой промышленности
(университет), г. Кемерово
Аннотация
Параметры культивирования оказывают непосредственное воздействие на интенсивность синтеза бактериоцинов культурами микроорганизмов и часто применяются для регуляции процесса их синтеза. При подборе правильных параметров культивирования штаммов, возможно существенно интенсифицировать процесс наработки бактериоцинов и повысить уровень их антимикробной активности. В данном исследовании проводили подбор температуры культивирования для штаммов Bacillus safensis и Bacillus pumilus с целью интенсификации наработки биомассы и бактериоцинов. В результате исследования установили, что наибольший прирост биомассы у исследуемых штаммов наблюдается при температуре 30 °С.
Ключевые слова: условия культивирования, бактериоцины, температура, активная кислотность среды.
Keywords: cultivation conditions, bacteriocins, temperature, active acidity of the medium.
Введение. Бактерии обладают способностью продуцировать множество метаболитов, которые используются в жизни человека [1, 108]. Известно более 70 видов антибиотиков, продуцируемых штаммами рода Bacillus. Многие из них используются в пищевой промышленности, медицине, сельском хозяйстве и ветеринарии. Штаммы рода Bacillus также способны продуцировать другие антимикробные вещества - бактериоцины. Эти метаболиты активно изучаются учеными, в качестве новых антимикробных агентов, они имеют определенные преимущества по сравнению с антибиотиками [2, 135].
Интенсивность синтеза бактериоцинов зависит от прироста биомассы, на которую влияет множество факторов, в том числе условия культивирования. Степень кислотности среды оказывает значительное влияние на рост микробных культур. Она воздействует на активность ферментов, характер обмена веществ клетки с окружающей средой, а также проницаемость клеточной оболочки для различных веществ.
Температура и продолжительность культивирования также являются важными факторами, влияющим на интенсивность роста штаммов микроорганизмов и, непосредственно, на синтез бактериоцинов. [4, 15]
Основываясь на вышесказанном, в данной работе приведено исследование влияния температуры на интенсивность синтеза бактериоцинов штаммами рода Bacillus.
Материалы и методы исследования. Проводили изучение штаммов Bacillus safensis ВКПМ В-12180, Bacillus pumilus ВКПМ В-12182, выделенных при предыдущих исследованиях в Научно-образовательном центре ФГБОУ ВПО «Кемеровский технологический институт пищевой промышленности».
Штаммы культивировали на жидкой питательной среде MRS [5, 339]. Подбор температуры, оптимальной для культивирования штаммов, проводили при измерении концентрации биомассы спектрофотометрическим методом, при длине волны 450 нм. Исследование проводили при следующих температурах: 25±2 °С, 30±2 °С, 37±2 °С. При подборе
© Зимина М.И., Газиева А.Ф., 2017 г.
оптимального рН среды, культивирование осуществляли при температуре 30±2 °С, в течение 24 ч, при этом варьировали следующие значения активной кислотности среды: 6,0; 6,5; 8,0.
Антимикробную активность штаммов определяли диско-диффузионным методом, описанным нами в предыдущем исследовании [3, 103]
Результаты и обсуждение. Результаты, полученные при определении оптимальной температуры культивирования, представлены на рисунках 1 - 3.
Рис. 1 - Влияние температуры 25±2 °С на концентрацию биомассы исследуемых штаммов, 1- Bacillus safensis, 2 - Bacillus pumilus
По данным, приведенным на рисунке 1, можно сделать вывод о том, что при температуре 25±2 °С, максимальная концентрация биомассы наблюдалась при продолжительности культивирвоания 18 час, концентрация биомассы составила 3,448 и 3,01 мг/мл для штаммов Bacillus safensis и Bacillus pumilus соответственно. При дальнейшем культивировании штаммов видимых изменений в концентрации биомассы не наблюдалось.
1
1,0 Н-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Продолжительность, ч
Рис. 2 - Влияние температуры 30±2 °С на концентрацию биомассы исследуемых штаммов, 1- Bacillus safensis, 2- Bacillus pumilus
Данные, полученные при осуществлении культивирования при температуре 30±2 °С и приведенные на рисунке 2, свидетельствуют о том, что наибольшая концентрация биомассы, при культивировании штаммов Bacillus safensis и Bacillus pumilus составила 4,26 и 3,78 мг/мл.
Данные значения концентрации биомассы также были обнаружены при культивировании штаммов в течение 18 час.
2
1,0 Н-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-1-
0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 22 24
Продолжительность, ч
Рис. 3 - Влияние температуры 37±2 °С на концентрацию биомассы исследуемых штаммов, 1- Bacillus safensis, 2 - Bacilluspumilus
Анализируя данные, приведенные на рисунке 3, пришли к выводу, что максимальные значения концентрации биомассы у исследуемых штаммов составили: Bacillus safensis - 3,19, Bacillus pumilus - 3,61 мг/мл. Наиболее интенсивный рост штаммов наблюдался в течение 18 час, затем происходило замедление роста.
В результате исследования выявили, что наибольший прирост биомассы у исследуемых штаммов, наблюдался при температуре 30±2 °С, при температурах 25±2 и 37±2 °С, прирост биомассы происходит медленно, что свидетельствует о низком уровне синтеза бактериоцинов. В процессе исследования, также выявили, что основной прирост биомассы происходил при культивировании штаммов от 0 до 18 ч.
Наибольшая интенсивность роста наблюдалась у штамма Bacillus safensis, наименьший прирост биомассы обнаружен при культивировании штамма Bacillus pumilus. Таким образом, штамм Bacillus safensis является наиболее перспективным для дальнейшего изучения.
Литература
1. О.В. Картузова, А.Ю. Просеков, О.О. Шишко, Л.К. Асякина Л.К., О.О. Бабич, М.И. Зимина, С.Ю. Гармашов, О.Е. Бушуева - Определение доли активности ферментов в различных молокосвертывающих препаратах // Фундаментальные и прикладные исследования в современном мире. - 2015. - № 10-4. - С. 107-110.
2. А. И. Пискаева, Л.С. Дышлюк, Ю.Ю. Сидорин - Влияние кластерного серебра на патогенную мик-рофлору органических отходов агропромышленного комплекса // Техника и технология пищевых производств. - 2016. - №2. - С. 132-141.
3. A.Yu. Prosekov, S.A. Sukhikh, M.I. Zimina - Antimicrobic activity of fruit and vegetables' natural microflora as a source of receiving biopreservatives // Science Evolution. - 2016. - №1 (1). - P. 103112.
4. R. Khalil, F. Djadouni, Y. Elbahloul, S. Omar. The influence of cultural and physical conditions on the antimicrobial activity of bacteriocin produced by a newly isolated Bacillus megaterium 22 strain // African Journal of Food Science. - 2009. 2009 №3(1). - P. 11-22.
5. M.I. Zimina, A.J. Prosekov, O.O. Babich, S.A. Sukhih - Identification and studying of the biochemical properties of lactobacillus strains // Life Science Journal. - 2014. - № 11(11). - P. 338341.
