CC BY
56© Коллектив авторов, 2022 https://doi.org/10.29296/24999490-2022-03-07
ИССЛЕДОВАНИЕ СОСТАВА МЕТАБОЛИТОВ ШТАММОВ МОЛОЧНОКИСЛЫХ БАКТЕРИЙ НА ОСНОВЕ ПРЕПАРАТА ПРОБИОТИЧЕСКОГО ДЕЙСТВИЯ
С.О. Османова, Г.О. Гусейнов, З.М. Магомедова, П.М. Тьявмагомедова
ФГБОУ ВО «Дагестанский государственный медицинский университет» Министерства здравоохранения Российской Федерации, Российская Федерация, 367000, Махачкала, пл. Ленина, д. 1.
СВЕДЕНИЯ ОБ АВТОРАХ
Османова Сувар Омаровна — доцент Дагестанского государственного медицинского университета. Кандидат химических наук. Тел.: +7(963) 420-28-38. E-mail: djami_ramazanova@mail.ru ORCID: 0000-0002-1071-3747
Гусейнов Герман Омарович — доцент Дагестанского государственного медицинского университета. Кандидат химических наук. Тел.: +7(988) 271-86-50. E-mail:germ.67@mail.ru ORCID: 0000-0002-4986-4235
Магомедова Залмо Магомедовна — доцент Дагестанского государственного медицинского университета. Кандидат химических наук. Тел.: +7(988) 465-03-64. E-mail: magomedovaZ@mail.ru ORCID: 0000-0002-1068-0041
Тьявмагомедова Патимат Магомедовна — студентка Дагестанского государственного медицинского университета. Тел.: +7(989) 871-01-01. E-mail:pati@mail.ru ORCID: 0000-0002-4970-5648.
Введение. Молочнокислые бактерии синтезируют антимикробные вещества различной природы: кислоты, спирты, диа-цетил, реутерин, перекись водорода, углекислый газ и др. Управление по контролю за продуктами питания и лекарствами (Food and Drug Administration, США) и Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов (European Food Safety Agency) признало молочнокислые бактерии безопасными для здоровья человека и животных. В связи с этим важное значение они могут иметь и в качестве продуцентов аминокислот, в том числе незаменимых.
Цель исследования — провести сравнительный анализ продукции органических и аминокислот штаммами пробиотических бактерий.
Материал и методы. В работе были использованы селекционированные штаммы молочнокислых бактерий: Lactobacillus plantarum IMVB-7344, Lactobacillus caseiIMV B-7343, Lactobacillus acidophilusRCAM01850, Lactococcus lactissubsp. lactis RCAM 02909, Lactococcus lactis subsp. cremoris RCAM 05396, Streptococcus thermophilus RCAM 02910. С использованием капиллярного электрофореза «Капел 105» и программы «Мультихром» проведен анализ аминокислот и органических кислот.
Результаты. Выявлено, что у всех изучаемых штаммов метаболизм бродильного типа с образованием молочной, уксусной, масляной и капроновой кислот с уровнем суммарной продукции до 29,06 г/л. Следует отметить продукцию лактобациллами яблочной и янтарной кислот (0,06—0,59 г/л) в отличие от лактококков и стрептококка, которые не синтезируют эти кислоты даже в следовых количествах. Содержание свободных аминокислот в процессе глубинного культивирования составило 35,88—49,06 г/л, в том числе незаменимых — 11,81—21,21 г/л. В культуральной жидкости отмечена существенная доля лейцина и изолейцина (8,63—17,20г/л), глутамина (9,83—10,60г/л) и пролина (5,42—7,48г/л), причем первые 2аминокислоты относятся к незаменимым.
Заключение. Полученные данные необходимо учитывать при разработке поликомпонентных пробиотиков, так как эти факторы в большой степени определяют эффективность воздействия на патогенные микроорганизмы и человека.
Ключевые слова: биогенные органические кислоты, молочнокислые бактерии, биосинтез
INVESTIGATION OF THE METABOLITE COMPOSITION OF LACTIC ACID BACTERIA STRAINS ON THE BASIS OF A PROBIOTIC DRUG S.O. Osmanova, G.O. Huseynov, Z.M. Magomedova, P.M. Tyavmagomedova
Dagestan State Medical University, Lenina pl. 1, Makhachkala, 367000, Russian Federation
INFORMATION ABOUT THE AUTHORS
Osmanova Suvar Omarovna — Associate Professor, Dagestan State Medical University. PhD in Chemistry. Tel. +7 (963) 420-28-38. E-mail: djami_ramazanova@mail.ru ORCID: 0000-0002-1071-3747
Guseinov German Omarovich — Assistant Professor, Dagestan State Medical University. PhD in Chemistry. Tel. +7(988) 271-86-50. E-mail:germ.67@mail.ru ORCID: 0000-0002-4986-4235.
Magomedova Zalmo Magomedovna — Associate Professor, Dagestan State Medical University. PhD in Chemistry. Tel. +7 (988) 465-03-64. E-mail: magomedovaZ@mail.ru ORCID: 0000-0002-1068-0041
Tjavmagomedova Patimat Magomedovna — is a student of Dagestan State Medical University. Tel. +7 (989) 871-01-01. E-mail:pati@mail.ru ORCID: 0000-0002-4970-5648.
Introduction. Lactic acid bacteria synthesize antimicrobial substances of various nature: acids, alcohols, diacetyl, reuterin, hydrogen peroxide, carbon dioxide, etc. The Food and Drug Administration (USA) and the European Food Safety Authority have recognized lactic acid bacteria as safe for human and animal health. In this regard, they can also be of great importance as producers of amino acids, including essential ones.
The purpose of the study is to carry out a comparative analysis of the organic and amino acids production by strains of probiotic bacteria.
Material and methods. Selected strains of lactic acid bacteria were used: Lactobacillus plantarum IMV B-7344, Lactobacillus casei IMVB-7343, Lactobacillus acidophilus RCAM 01850, Lactococcus lactis subsp. lactis RCAM 02909, Lactococcus lactis subsp. cremoris RCAM 05396, Streptococcus thermophilus RCAM 02910. Analysis of amino acids and organic acids was carried out with capillary electrophoresis "Capel 105" and the program "Multichrom".
Results. All the studied strains have a fermentation-type metabolism with formation of lactic, acetic, butyric and caproic acids with a total production level of up to 29.06 g/l. The production of malic and succinic acids by lactobacilli (0.06—0.59 g/l) should be noted, as opposed to lactococci and streptococcus, which do not synthesize these acids even in trace amounts. The content of free amino acids in the submerged cultivation process was 35.88—49.06 g/l, including essential 11.81—21.21 g/l. Significant amounts of leucine and isoleucine (8.63—17.20 g/l), glutamine (9.83—10.60 g/l) and proline (5.42—7.48 g/l) were noted in the culture fluid, with the first two being essential.
Conclusion. The data obtained must be taken into account when developing multicomponent probiotics, since these factors largely determine the effectiveness of the impact on pathogenic microorganisms and humans.
Key words: biogenic organic acids, lactic acid bacteria, biosynthesis
ВВЕДЕНИЕ
На сегодняшний день по результатам многочисленных исследований показано, что молочнокислые бактерии синтезируют противомикробные вещества различного типа: органические кислоты, спирты, диацетил, реутерин, перекись водорода, углекислый газ и др. [1]. Известно, что снижение рН приводит к подавлению ассоциированной микрофлоры и даже патогенных микроорганизмов. Короткоцепочечные жирные кислоты (молочная, уксусная, пропионовая и масляная кислоты), прошедшие клеточные мембраны и находящиеся внутри клетки в более щелочной среде, диссоциируют на заряженные протоны и анионы и закисляют цитоплазму [2; 3]. Закисление цитоплазмы может вызвать осмотический стресс и угнетение некоторых метаболических процессов, а именно синтеза АТФ, приводящее к гибели микроорганизма [3]. Однако способность молочнокислых бактерий эффективно подавлять другие виды бактерий, обусловлена не только их способностью снижать рН, но и зависит от типа продуцируемых ими органических кислот.
Снижение рН в результате гомоферментатив-ного брожения происходит в основном за счет молочной кислоты. Отмечено, что L-лактат обладает большей ингибирующей активностью по сравнению с D-изомером [3]. Некоторые виды Lactobacillus продуцируют изомер L(+), и когда эти изомеры накапливаются, молочная кислота превращается в изомер D(-) до достижения равновесия и образования рацемической смеси [4]. Многие исследователи подтверждают способность некоторых молочнокислых бактерий (L. plantarum, L. casei, L. lactis) синтезировать фенилмолочную кислоту, хотя этот процесс штаммо- и видоспецифичен [4]. Уксусная и пропионовая кислоты эффективно подавляют рост бактерий, плесени и дрожжей [5]. Например, физиологически значимые концентрации уксусной кислоты значительно подавляют рост Candida. При
значении pH, которое способствует концентрации недиссоциированной формы уксусной кислоты, токсичность в отношении дрожжевых клеток привела к выраженному подавляющему их рост и развитие эффекту. Молочная кислота по сравнению с уксусной обладает более широким спектром антимикробной активности. Смесь уксусной и молочной кислоты подавляет рост патогенных грамотрицательных энтеробактерий Salmonella typhi и Escherichia coli [5]. Также ингибирующая активность этих кислот возрастает с уменьшением рН, обе кислоты действуют вместе в слабобуферных средах: молочная кислота снижает рН среды и увеличивает тем самым токсичность уксусной кислоты.
Ингибирующая способность молочнокислых бактерий была признана не только в отношении роста спорообразующих бактерий, но и в отношении спор этих микроорганизмов. Таким образом, Bacillus cereus сначала постепенно ингибируется, а затем погибает при совместном культивировании с различными молочнокислыми бактериями. Рост полностью прекращается при значении рН 6,1, 6,0 и 5,6 для ацетата, формиата и лактата соответственно. Что касается прорастания спор, формиат, лактат и ацетат подавляли прорастание спор на 50% при рН 4,4, 4,3 и 4,2 соответственно [6]. Для других спорообра-зующих бактерий, Clostridium tyrobutyricum, показано, что вегетативные клетки подавляются при рН 4,65, а прорастание спор нарушается при рН 4,60. При значениях рН ниже порога рН молочнокислых бактерий могут расти только некоторые микроорганизмы. Так, Escherichia coli, Klebsiella pneumonia, Proteus vulgaris имеют более низкий рН, допускающий рост — 4,4, Salmonella typhi 4,0 — 4,5, Pseudomonas aeruginosa — 5,6, Staphylococcus aureus — 4,0, Listeria monocytogenes — 5,5 [6].
FDA (Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов, США) признало молочнокислые бактерии безвредными
для здоровья человека и животных GRAS (Generally Recognized as Safe), а Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов EFSA (Европейское агентство по безопасности пищевых продуктов) присвоило им статус Квалифицированной презумпции безопасности (Qualified Presumption of Safety — QPS) [7]. Следовательно, они также могут быть важны как производители аминокислот, в том числе незаменимых, таких как лейцин и изолейцин. Лейцин выполняет защитную функцию мышечной ткани. Его присутствие способствует восстановлению костей, кожи и мышечной ткани, снижает уровень холестерина. Изолейцин необходим для синтеза гемоглобина, повышает выносливость и способствует регенерации мышц [7].
Целью данной работы является проведение сравнительного анализа продукции органических и аминокислот выделенными штаммами пробиотических бактерий.
МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ
Объектами исследования служили селекционированные штаммы молочнокислых бактерий: Lactobacillus plantarum IMV B-7344, Lactobacillus casei IMV B-7343, Lactobacillus acidophilus RCAM 01850, Lactococcus lactis subsp. lactis RCAM 02909, Lactococcus lactis subsp. cremoris RCAM 05396, Streptococcus thermophilus RCAM 02910 [8]. В работе использованы стандартные питательные среды, применяемые в микробиологических исследованиях, в соответствии с МУ 2.3.2.2789-10: питательные среды по ГОСТ 10444.1 и ГОСТ 10444.11; среды для выращивания молочнокислых бактерий (АГВ, MRS, лактобакагар) по ТУ 10-02-02-789-192-95; молоко обезжиренное по ГОСТ 10444.1. Учет показателей и наблюдения за исследуемыми культурами производили в течение 10 дней ферментации по общепринятой методике [9].
Хроматографический анализ культуральной жидкости проводили на жидкостном хроматографе Shimadzu LC20 Prominence (Япония). Режим разделения: тандемная хроматография. Первая колонка представляет собой Supelcosi Nautilus RPC18 250^4,1 мм, обращенно-фазовый связанный диоксид кремния, размер частиц 3,1 мкм, обнаружение на выходе из колонки спектрофотометрическим детектором с диодной матрицей (расчет капроновой кислоты). Вторая колонка последовательно с потоком — гельпроницаемая с сульфатированным бутадиен-стирольным сополимером в кислотной форме Supelcogel C610H 310*7,1 мм, детектирование на выходе спектрофотометрическим сканирующим детектором при 210 нм и детектором показателя преломления (глицерин и этанол). Подвижная фаза изократная — 0,01% раствор хлорной кислоты в дистиллированной воде, скорость потока 0,5 мл/мин.
Изучение качественного и количественного состава свободных аминокислот в образцах культу-ральной жидкости проводили с помощью системы
капиллярного электрофореза «Капел 105» фирмы «Люмэкс». Эта система основана на миграции анионных форм ФТК производных аминогруппы кислот, под действием электрического поля в кварцевом капилляре в фосфатном или боратном электролите и регистрацию электрофореграммы при длине волны 254 нм. С помощью программы «Мультихром» проводили идентификацию и количественное определение анализируемых веществ. Эта методика предусматривала два варианта анализа. В первом варианте анализа определяли концентрацию лизина, тирозина, фенилаланина, гистидина, суммы лейцина и изо-лейцина, аргинина, метионина, валина, пролина, треонина, серина, аланина и глицина при температуре 30°С. Кислотный гидролиз проводили по ГОСТ 13496.21-87. На втором этапе анализа определяли концентрации глутаминовой и аспарагиновой кислот и цистеина при температуре 30°С по ГОСТ 13496.2290.
Математическую обработку экспериментальных данных осуществляли с использованием программ Excel (Microsoft, США) и пакета Statistica 6.0 при уровне значимости p=0,05 (на 95%-м уровне надежности или доверительной вероятности) [9]. Полученные в ходе исследования показатели изучаемых штаммов сравнивали между собой. О степени изменчивости судили по вариационному размаху (пределам варьирования) значений и среднему квадратичному отклонению от средней арифметической.
РЕЗУЛЬТАТЫ И ОБСУЖДЕНИЕ
Исследования показали, что выделенные штаммы лактобацилл, лактококков и стрептококков имеют широкий диапазон потребления единственных источников углерода и энергии (табл. 1). К ним относятся моно-, ди-, олиго-, полисахариды и многоатомные спирты. Результаты, полученные при использовании различных веществ, показывают, что потребности в питании сложны и варьируют в зависимости от вида и штамма.
У молочнокислых кокков метаболизм бродильный по гомоферментативному типу, при этом образуется преимущественно молочная кислота (не менее 85% от общей продукции органических кислот). Лак-тобациллы являются факультативно гетерофермента-тивными, а также они продуцируют другие кислоты, этанол и углекислый газ. Выявлены различия между штаммами по физиолого-биохимическим свойствам, в частности по устойчивости к факторам внешней среды: желчи, фенолам, солям и спиртам, а также по биологической активности, включающей амило-, липо- и протеолиз (табл. 2).
В табл. 2 показано, что в присутствии растворов хлорида натрия у штаммов L. lactis subsp. роста не наблюдается. L. lactis RCAM 02909 (не менее 6,5%), S. thermophilus RCAM 02910 (>4,0%), L. lactis subsp. cremoris RCAM 05396 (>4,0%). Практически все исследованные штаммы, за исключением S. thermophilus RCAM 02910, характеризовались высокой липолити-
Таблица 1
Утилизация источников углерода селекционированными штаммами молочнокислых бактерий
Table 1
Utilization of carbon sources by selected strains of lactic acid bacteria
Штаммы
Источник углерода L. plantarum IMV B-7344 L. casei IMV B-7343 L. acidophilus RCAM 01850 L. lactis subsp. Lactis RCAM 02909 L. lactis subsp. Cremoris RCAM 05396 S. thermophilus RCAM 02910
Галактоза + + + + + +
Глюкоза + + + + + +
Сахароза + + + + + +
Рафиноза + - + - + +
Мелибиоза + - - - - -
Лактоза + + + + + +
Арабиноза - - - + - -
Сорбит + + - - - -
Ксилоза + - - + - -
Маннит + + - + - -
Мальтоза + + + + + +
Фруктоза + + + + + +
Манноза + + + + + +
Целлобиоза + + + - - -
Декстрин - - + + + -
Рамноза - - - + - -
Ксилоза - - - + - -
Примечание: + — источник углерода утилизируется культурой; — источник углерода не утилизи руется культурой. Note: + — the carbon source is utilized by the culture; — the carbon source is not utilized by the culture.
ческой активностью и отсутствием амилолитической активности, что необходимо учитывать при составлении состава микроорганизмов в лекарственных препаратах и пробиотических пищевых продуктах.
Анализ культуральной жидкости молочнокислых бактерий показал наличие низкомолекулярных веществ, обеспечивающих ее физико-химические свойства (табл. 3, 4).
По данным табл. 3 видно, что суммарное количество органических кислот колебалось в пределах 15,92—30,71, а свободных аминокислот — 35,88—49,06 г/л. При этом рН варьировал от 3,69 до 5,32 единиц, а кислотность — от 70 до 1720 Тернера. Ценными технологическими показателями, определяемыми по совокупности синтезированных соединений, были: динамическая вязкость 1,000—1,293 мПас и относительная вязкость 0,826—1,055 ед. Присутствие гиалуроновой кислоты в концентрации 0,15—0,68% внесло существенный вклад в реологические свойства глубинных культур. Адгезивные свойства штаммов важны при разработке многокомпонентных пробиотиков, так как повышают эффективность воздействия на организм человека.
Определение предела подкисления представляет собой комплексную оценку, представляющую процесс молочнокислого брожения с количественной точки зрения. Предел кислотности, которого достигли изучаемые штаммы при 10-дневном культивировании, сильно варьирует: от 95 до 320°Т. Наименьшими показателями характеризовался L. lactis subsp. lactis RCAM 02909, а наибольшими — L. acidophilus RCAM 01850.
Анализ качественного состава и количественного определения свободных органических кислот и аминокислот в образцах глубинных монокультур молочнокислых бактерий представлены в табл. 4.
По данным анализов выявлено, что преобладающей кислотой у всех исследованных штаммов является молочная кислота (9,09—23,01 г/л). Кислоты, продуцируемые в основном штаммами лактобацилл, представляют собой уксусную, масляную и капроновую кислоты (3,21—8,08 г/л). Следует отметить, что лактобактерии продуцируют яблочную и янтарную кислоты (0,06—0,59 г/л), в отличие от лактококков и стрептококков, которые не синтезируют эти кислоты даже в следовых количествах.
Таблица 2
Физиолого-биохимические свойства изучаемых штаммов молочнокислых бактерий
Table 2
Physiological and biochemical properties of the studied strains of lactic acid bacteria
Штаммы
Свойства L. plantarum IMV B-7344 L. casei IMV B-7343 L. acidophilus RCAM 01850 L. lactis subsp. Lactis RCAM 02909 L. lactis subsp. Cremoris RCAM 05396 S. thermophilus RCAM 02910
Солеустойчивость, % 16,0 16,0 2,0 4,0 2,5 0,0
Спиртостойчивость, % 24,0 24,0 15,0-20,0 нд нд нд
Фенолоустойчивость, % 0,4 0,4 0,5 0,0 0,0 0,0
Желчеустойчивость, % 50,0 50,0 нд 40,0 40,0 0,0
Липолитическая активность + + - + + -
Амилолитическая активность - - нд - - +
Протеолитическая активность + + - - - -
Примечание: + — свойство проявляется культурой; — свойство не проявляется культурой; + — свойство нестабильно; нд — нет данных. Note: + — the property is manifested by culture; — the property is not manifested by culture; + — property is unstable.
Таблица 3
Химический состав метаболитов (г/л КЖ), определяющих физико-химические показатели культуральной жидкости селекционированных штаммов молочнокислых бактерий
Table 3
Chemical composition of metabolites (g/l QOL), which determine the physicochemical parameters of the cultural liquid of selected strains of lactic acid bacteria
Штаммы
Показатель L. plantarum IMV B-7344 L. casei IMV B-7343 L. acidophilus RCAM 01850 L. lactis subsp. Lactis RCAM 02909 L. lactis subsp. Cremoris RCAM 05396 S. thermophilus RCAM 02910
Спирты 1,63 1,98 1, 86 нд нд нд
Органические кислоты 26,79 30,47 30,71 20,86 17,58 15,92
Аминокислоты 44,01 45,41 45,37 42,35 35,88 49,06
Кислотность, °Т 110-120 90-100 170-172 70-75 75-90 76-78
Предельная кислотность, °Т 130-189 110-169 238-320 95-120 110-182 106-146
рН, ед. 4,45-5,21 3,69-4,49 4,37-4,74 4,70-4,80 4,92-5,32 4,89-5,02
Относительная вязкость, ед. 0,826-0,942 0,837-0,951 0,880-0,926 0,897-0,931 0,836-0,982 0,834-1,055
Динамическая вязкость, мПа-с 1,034-1,104 1,000-1,121 1,093-1,135 1,100-1,141 1,024-1,204 1,023-1,293
Примечание: нд — нет данных.
По результатам проведенного анализа литературных источников и собственных данных показано, что культуры штаммов молочнокислых бактерий проявляют выраженную биохимическую активность по отношению к аминокислотам [10]. Следует отметить что, при культивировании микроорганизмов на молочном субстрате при нормальной температуре наблюдался глубокий гидролиз белков, что способствовало увеличению количества свободных аминокислот по сравнению с их содержанием в исходной питательной среде. В культуральной жидкости в зна-
чительных количествах обнаружены лейцин и изо-лейцин (8,63-17,20 г/л), глутамин (9,83-10,60 г/л) и пролин (5,42-7,48 г/л). Лейцин и изолейцин являются незаменимыми аминокислотами, они не синтезируются клетками животных и человека и поступают в организм только в составе пищевых белков. При недостатке или отсутствия их в пище происходит отрицательный баланс азота в организме, нарушение обмена веществ и биосинтез белка, задержка роста и развития, нервные расстройства, депрессии и др.
Таблица 4
Продуктивность селекционированных штаммов молочнокислых бактерий по фармакологически ценным метаболитам, г/л КЖ
Table 4
Productivity of selected strains of lactic acid bacteria for pharmacologically valuable metabolites, g/l QOL
Штаммы
Соединения L. plantarum IMV B-7344 L. casei IMV B-7343 L. acidophilus RCAM 01850 L. lactis subsp. Lactis RCAM 02909 L. lactis subsp. Cremoris RCAM 05396 S. thermophilus RCAM 02910
Органические кислоты
Масляная 3,7514 3,2068 нд нд нд нд
Молочная 9,0901 16,8892 23,0055 20,8599 17,5843 15, 9521
Уксусная 8,0784 3,6816 5,8855 следы 0,0000 0,0000
Яблочная 0,0602 0,2353 0,1478 0,0000 0,0000 0,0000
Янтарная 0,4545 0,5949 0,5747 0,0000 0,0000 0,0000
Винная 0,0025 0,0121 нд нд нд нд
Капроновая 4,9579 5,2818 нд нд нд нд
Пропионовая 0,3921 0,5678 нд нд нд нд
Аминокислоты
Фенилаланин 1,72 1,81 1,82 1,08 1,22 1,75
Гистидин 0,61 0,67 0,71 0,53 0,63 0,68
Лизин 0,77 0,80 0,87 0,78 0,74 0,72
Метионин 0,48 0,56 0,52 0,42 0,49 0,58
Валин 1,10 1,11 1,13 1,45 1,95 2,26
Пролин 5,44 6,40 5,42 5,63 6,83 7,48
Тирозин 1,30 1,28 1,38 1,35 0,78 1,08
Лейцин/изолейцин 17,00 16,20 17,20 16,90 8,63 17,00
Аргинин 0,67 0,70 0,71 0,38 0,72 0,76
Глицин 0,48 0,65 0,45 0,43 0,69 0,71
Треонин 0,54 0,68 0,58 0,45 0,73 1,16
Серин 1,66 1,69 1,65 1,03 1,19 1,68
Аланин 1,04 1,21 1,41 1,03 1,05 0,98
Глутамин 10,10 10,50 10,40 10,20 9,83 10,60
Сумма незаменимых 20,51 19,25 20,99 19,63 11,81 21,21
Аспарагин 1,10 1,15 1,12 0,69 0,76 1,26
Примечание: нд — нет данных.
По результатам исследования показано, что общее количество свободных аминокислот в процессе глубокого культивирования составило 35,88—49,06 г/л, в том числе незаменимых 11,81—21,21 г/л. Наибольшим количеством незаменимых аминокислот характеризовались культуры термофильных стрептококков и ацидофильных палочек.
Большинство пробиотических микроорганизмов относятся к молочнокислым бактериям, которые не только изменяют состав микробиоты, но и образуют
метаболиты, обладающие антимикробными, имму-ногенными и регенеративными свойствами [10].
Лактобациллы снижают рН содержимого кишечника, продуцируя высокие концентрации ацетата, пропионата и бутирата, создавая благоприятные условия для собственного выживания и предотвращая прикрепление и передачу патогенных микроорганизмов. Бутират действует как противораковое средство и образуется лактобациллами из лактата и ацетата. Молочная кислота ингибирует высвобождение про-
воспалительных цитокинов из эпителиальных клеток и стимулирует антимикробную активность нейтро-филов.
Живые лактобактерии имеют преимущество при использовании в качестве антимикробных агентов, продуцируя бактериоцины, органические кислоты, перекись водорода, диацетил и реутерин, которые предотвращают прикрепление и рост патогенов [11]. Кроме того, в биопленках P. aeruginosa обнаружено подавление продукции сигнальной молекулы QS (ацилгомосеринлактона).
В отличие от живых микробов пробиотические лизаты практически не имеют побочных эффектов и обладают разнообразными биологическими эффектами. Было показано, что иммуногенные белковые компоненты бактериальных лизатов предотвращают респираторные и кишечные инфекции за счет повышения уровня опосредованного Т-клетками IgA и индукции антиген-направленного иммуноглобулина. Лизаты L. acidophilus обладают иммунологическим адъювантным действием для активации иммунного ответа. Наиболее предпочтительным применением пробиотических лизатов является лечение воспалительных заболеваний, поскольку воздействие живых бактерий связано с гиперактивацией иммунной системы. В экспериментах in vitro лизаты L. casei усиливали пролиферацию кератиноцитов, в то время как лизаты L. plantarum способствовали миграции кера-
ЛИТЕРАТУРА/REFERENCES
1. Gadotti C., Nelson L., Diez-Gonzalez F. 6. Inhibitory effect of combinations of caprylic acid and nisin on Listeria monocytogenes in queso fresco. Food Microbiology. 2014; 39: 1-6. https://doi.org/10.1016/j.fm.2013.10.007
2. Valerio F., Di Biase M., Lattanzio V.M., Laver-micocca P. Improvement of the antifungal activity of lactic acid bacteria by addition to the growth medium of phenylpyruvic acid, a precursor of phenyllactic acid. Int. J. Food Microbiol. 2016; 222: 1-7. https://doi. org/ 10.1016/j.ijfoodmicro.2016.01.011.
3. Alatar F., Bushell F., Sannasiddappa T., Herbert J., Falciani F., Lund P. Molecular approaches to understand the effect of acetic 7. acid in uropathogenic E. coli. Access Microbiology. 2019; 1 (1A). https://doi.org/10.1099/ acmi.ac2019.po0478.
4. Lavermicocca P., Valerio F., Evidente A., Laz-zaroni S., Corsetti A., Gobbetti M. Purification and characterization of novel antifungal 8. compounds by sourdough Lactobacillus plantarum 21B. Applied and Environmental Microbiology. 2000; 66: 4084-90. https://doi. 9. org/10.1128/AEM.66.9.4084-4090.2000.
5. Nuryana I., Andriani A., Lisdiyanti P., and Yopi. Analysis of organic acids produced by lactic acid bacteria. IOP Conf. Series: Earth and Environmental Science. 2019; 251. https:// doi.org/10.1088/1755-1315/251/1/012054.
Для цитирования: Османова С.О., Гусейнов Г.О., Магомедова З.М., Тьявмагомедова П.М. Исследование состава метаболитов штаммов молочнокислых бактерий на основе препарата пробиотического действия. Молекулярная медицина. 2022; 20 (3): 47-53. https://doi. org/10.29296/24999490-2022-03-07
тиноцитов и ускоряли реэпителизацию клеточного монослоя, имитируя раневое повреждение [11].
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
На основании проведенных исследований установлено, что все изученные штаммы проявляли бродильный метаболизм с образованием молочной, уксусной, масляной и капроновой кислот с общей продукцией до 29,06 г/л. Содержание свободных аминокислот при глубоком культивировании составило 35,88—49,06 г/л, из них незаменимых аминокислот 11,81—21,21 г/л. Показано значительное количество в культуральной жидкости лейцина и изолейцина (8,63—17,20 г/л), глутамина (9,83—10,60 г/л) и проли-на (5,42—7,48 г/л), причем первые две аминокислоты незаменимы. Полученные результаты необходимо учитывать при разработке многокомпонентных про-биотиков, так как эти факторы могут во многом определять взаимосвязь внутри консорциума бактериального препарата и эффективность его воздействия на
патогенные микроорганизмы и человека.
* * *
Конфликт интересов
Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов.
Conflict of interest
The authors declare no conflict of interest.
Teplitskaya L. M., Oturina I. P. Study of the biological properties of strains of lactic acid bacteria. Uchenye zapiski Tavricheskogo natsional'nogo universiteta im V.I. Vernad-skogo. Seriya «Biologiya, khimiya». 2014; 27 (66), 1: 145-60 (in Russian)].
10. Трухачева Н. Математическая статистика в медико-биологических исследованиях с применением пакета Statistica. М.: ГЭОТАР-Медиа, 2012. [Trukhacheva N. Mathematical statistics in biomedical research using the Statistica package. M.: GEOTAR-Media, 2012 (in Russian)].
11. Степанова А. П., Ловцова Л. Б., Бибарсова А.А., Золкина Н. Г., Семенова Е. Ф. Скрининговые исследования культурально-морфологических признаков и физиолого-биохимических свойств коллекционных штаммов молочнокислых бактерий. Вестник ВНИИ жиров. 2020;
1-2: 83-7. https://doi.org/10.25812/ VNIIG.2020.43.29.007. [Stepanova A. P., Lovtsova L. B., Bibarsova A.A., Zolkina N. G., Semenova E. F. Screening studies of cultural and morphological characteristics and physiological and biochemical properties of collection strains of lactic acid bacteria. Vestnik VNII zhirov. 2020; 1-2: 83-7. https:// doi.org/10.25812/VNIIG.2020.43.29.007 (in Russian)].
Поступила 2 января 2022 г.
For citation: Osmanova S.O., Huseynov G.O., Magomedova Z.M., Tyavma-gomedova P.M. Investigation of the metabolite composition of lactic acid bacteria strains on the basis of a probiotic drug. Molekulyarnaya medit-sina. 2022; 20 (3): 47-53 (in Russian). https://doi.org/10.29296/24999490-2022-03-07
Бибарсова А.А., Семенова Е.Ф., Жученко Е.В. Изучение влияния современных препаратов антибиотиков на некоторые пробиотические штаммы и их ассоциативную культуру Вестник Воронежского университета. Серия «Химия. Биология. Фармация». 2015; 2: 101-5. [Bibarsova A.A., Semenova E.F., Zhuchenko E.V. Study of the influence of modern antibiotic preparations on some probiotic strains and their associative culture. Vestnik Voronezhskogo universiteta. Seriya «Khimiya. Biologiya. Farmatsiya». 2015; 2: 101-5 (in Russian)].
Lopez-Seijas J., Garcia-Fraga B., Abigail F. da Silva, Sieiro C. Wine Lactic Acid Bacteria with Antimicrobial Activity as Potential Biocontrol Agents against Fusarium oxysporumf. sp. Ly-copersici. Agronomy. 2020; 10 (1): 31. https:// doi.org/10.3390/agronomy10010031. Nowak A., Slizewska K., Libudzisz Z. Probiotyki - historia i mechanizmy dziaiania. Zywn. Nauka Technol. Jakosc. 2010; 71: 5-19. Ржевская В. С., Теплицкая Л. М., Отурина И. П. Изучение биологических свойств штаммов молочнокислых бактерий. Ученые записки Таврического национального университета им. В.И. Вернадского. Серия «Биология, химия». 2014; 27 (66), 1: 145-60. [Rzhevskaya V. S.,
