CC BY
35
2. Доведено здатшсть сировини з гарбуза виконувати вологоутримуючу, сгабшзуючу, структуруючу та емульгуючу дп в молочно-овочевих системах, яю забезпечують формування комплексу стандартизованих ф1зико-х1м1чних i мкробюлопчних показниюв, а також оригшальних органолептичних характеристик морозива молочного.
Отримаш результата дослщжень сприятимуть розширенню теоретичних та практичних pimeHb в технолог1ях харчових дисперсних систем з комбшованим складом сировини та з шдвищеним вмютом вологи на основ! натурально! сировини.
Перспективы подальших дослщжень. Доведения ефективносп стабшзацп овочевою сировиною структури морозива е лише першим кроком для вивчення мехашзму структуроутворення заморожених дисперсних систем протягом технолопчного циклу ix виробництва та в процес1 збер1гання. В подальшому авторами заплановано дослщити можливють формування структури морозива шляхом заморожування попередньо збито! cyMimi. Що дозволить виготовляти даний продукт без застосування спещал1зованого обладнання.
Л1тература
1. Типова технолопчна шструкщя з виробництва морозива молочного, вершкового, пломб1ру; плодово-япдного, ароматичного, щербету, льоду; морозива з комб1нованим складом сировини : TTI 31748658-1-2007. - [Чинна вщ 2008-01-01]. -К. : Асощац1я украшських виробниюв «Украшське морозиво та заморожен! продукта», 2007. - 100 с.
2. Консервы и концентраты для детского питания / [Дмитриева Е. Т., Евстигнеев Г. М., Марх 3. А. и др.] ; под ред. А. Н. Самсоновой. - М. : Агропромиздат, 1985. - 246 с.
3. Садыгов К. Д. Использование и переработка тыквы / [Садыгов К. Д., Дажикаев Ю. М., Сарыев Э. Г., Остапчук Н. В.]. - Одесса, 1993. - 90 с.
4. Згурський А. В. Перерозподш пектинових речовин в овочевш сировин1 при виробництв1 морозива / А. В. Згурський, Г. G. Полщук, I. О. Крапивницька // Харчова промислов1сть. - 2011. - № 10. - С. 50-55.
5. Василенко 3. В. Плодоовощные пюре в производстве продуктов / 3. В. Василенко, В. С. Баранов. - М. : Агропромиздат, 1987. - 125 с.
6. Flores A. Ice Crystal Size Distributions in Dynamically Frozen Model Solutions and Ice Cream as Affected by Stabilizers / Aaron Flores, Douglas Goff // Journal of Dairy Science. - 1999. - Vol. 82, № 7. - P. 1399-1407.
7. Справочник по производству мороженого / [Оленев Ю. А., Творогова А. А., Казакова Н. В., Соловьева Л. Н.]. - М. : ДеЛи Принт, 2004. - 798 с.
8. Marshall R. T. Ice Cream / Marshall R. T., Goff H. D., Hartel R. W. - [6th Edn.] - N. Y.: Kluwer Academic, 2003. - 371 p.
Стаття надшшла до редакци 2.03.2015
УДК 602. 4: 579.864: 546.23
Капрельянц Л. В., д.т.н., проф, Трегуб Н. С., асшрант © E-mail: natashenka.tregub@mail.ru
Одесъка нащоналъна академ1я харчових технологт, м. Одеса, Украгна
3MIHA ПОКАЗНИК1В К1НЕТИЧНИХ ПАРАМЕТР1В НАКОПИЧЕННЯ БЮМАСИ LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS ТА BIFIDOBACTERIUM BIFIDUMПРИ КУЛЬТИВУВАНШ НА СЕЛЕНОВМ1СНИХ СЕРЕДОВИЩАХ
У cmammi наведено дам щодо позитивного впливу есенц1ального м1кроелементу Селену на оргатзм людини. Описано причини дефщиту надходження м1кроелементу Селену до оргашзму людини. Охарактеризовано здатмстъ проб1отичних MiKpoopzaHi3Mie накопичувати неоргамчм форми Селену
© Капрельянц Л. В., Трегуб Н. С., 2015
28
(селемти, селенати), перетворюючи ix в оргамчм. Отримано результаты впливу pi3HUX концентрами селемту натрт на npupicm 6ioMacu Lactobacillus acidophilus на середовищ1 MRS та Bifidobacterium bifidum на середовищ1 з додаванням соевого екстракту. В xodi роботы було еизначено показники оптичног щыъност1 культуры Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum пры культивуванм на середоеыщах з р1знымы концентрац1ями селемту натрт. За отрыманымы данымы еызначено пытому швидюсть росту та тривал1сть генерацИ' культур Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum. Вызначено оптимальм концентрацИ' селемту натрт для кулътыеуеання мтрооргамзм1в, а також концентрацИ селемту натрт, Kompi еыклыкаютъ пригмченняросту 6ioMacu м1крооргамзм1в.
Ключовг слова: селемт натрт, есенц1альний м1кроелемент, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, тривал1сть генерацИ, пытома швидюсть росту, 6ioMaca, npo6iomu4Hi культуры, токулящя
УДК 602. 4: 579.864: 546.23
Капрельянц Л. В., д.т.н., проф, Трегуб Н. С., аспирант
Одесская национальная академия пыщееых технологий, г. Одесса, Украина
ИЗМЕНЕНИЕ ПОКАЗАТЕЛЕЙ КИНЕТИЧЕСКИХ ПАРАМЕТРОВ
НАКОПЛЕНИЯ БИОМАССЫ LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS И BIFIDOBACTERIUM BIFIDUM ПРИ КУЛЬТИВИРОВАНИИ НА СЕЛЕНОСОДЕРЖАЩИХ СРЕДАХ
В статье приведены данные касающиеся положительного влияния ессенциального микроэлемента Селена на организм человека. Описаны причины дефицита поступления микроэлемента Селена в организм человека. OxapaKmepu3oeana способность пробиотических микроорганизмов накапливать неорганические формы селена (селениты, селенаты), превращая их в органические. Получены результаты воздействия различных концентраций селенита натрия на прирост биомассы Lactobacillus acidophilus на среде MRS и Bifidobacterium bifidum на среде с добавлением соевого экстракта. В ходе работы были определены показатели оптической плотности культуры Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium bifidum при культивировании на средах с различными концентрациями селенита натрия. По полученным данным определено удельную скорость роста и продолжительность генерации культур Lactobacillus acidophilus и Bifidobacterium bifidum. Определены оптимальные концентрации селенита натрия для культивирования микроорганизмов, а также концентрации селенита натрия, которые вызывают угнетениероста биомассы микроорганизмов.
Ключевые слова: селенит натрия, эссенциальный микроэлемент, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, продолжительность генерации, удельная скорость роста, биомасса, пробиотические культуры, инокуляция
UDC 602. 4: 579.864: 546.23
Kaprelyants L., Tregub N., graduate student
Odessa National Academy of Food Technologies, Odessa, Ukraine
CHANGE IN THE KINETIC PARAMETERS OF BIOMASS ACCUMULATION
LACTOBACILLUS ACIDOPHILUS AND BIFIDOBACTERIUM BIFIDUM DURING ITS CULTIVATION ON THE SELENIUM CONTAINING MEDIUMS
The article presents data on the positive impact of essential microelement selenium on the human body. The reasons which lets to deficite consumption of selenium microelement by human body has been described. It was characterized the ability to
29
accumulate inorganic forms of selenium (selenites, selenates) by probiotic microorganisms and turning its into organic forms. The results which describes impact of different concentrations sodium selenite into the biomass growth of Lactobacillus acidophilus (MRS broth) and Bifidobacterium bifidum (on the medium with addition soya extract) has been obtained. During experimental work the values of optical density biomass cultures of Lactobacillus acidophilus and Bifidobacterium bifidum during the cultivation on the mediums with addition of various concentrations of selenite sodium were obtained. The obtained data defined specific growth rate and the duration of generation of Lactobacillus acidophilus culture and Bifidobacterium bifidum culture. The optimum concentrations of sodium selenite for cultivation microorganisms and concentrations of sodium selenite which causes inhibition of biomass growth were defined.
Key words: sodium selenite, essential microelement, Lactobacillus acidophilus, Bifidobacterium bifidum, duration of generation, specific growth rate, biomass, probiotic cultures, inoculation
Вступ. Здоров'я людини значною м1рою визначаеться И харчовим статусом, тобто ступенем забезпеченосп оргашзму енерпею i цшим рядом харчових речовин (нутр1еш!в), KOTpi необхщш для задоволення пластичних i енергетичних потреб оргашзму. Любе вщхилення вщ формули збалансованого харчування веде до порушення функцш оргашзму, а також до яюсно! i кшьюсно! змши нормально! мшробюти шлунково-кишкового тракту людини [1]. Особливу тривогу викликае недостатне надходження важливих для оргашзму м1кроелемент1в. Одним ¿з таких е есенщальний мшроелемент селен котрий, до того ж, характеризуеться низкою властивостей, що забезпечують нормальне функцюнування Bcix систем нашого оргашзму.
Селен - есенщальний мшроелемент - незамшний у харчуванш. Селен здатний замщати cipKy у шрковмюних амшокислотах з утворенням селеноамшокислот. В ycix вщомих Se-BMicHHx ферментах Селен присутнш у форм! селеноцисте!ну. Дефщит мшроелемента може викликати порушення клггинно! цшсносп, змши метабол1зму тирео!дних гормошв, посилення токсично! дп важких метал1в, шдвищення концентрацп глутатюну в плазм! [4].
Сьогодш у багатох кра!нах свггу, зокрема Укра!ш, Бшорусп, Фшляндп, Швецп, Кита! юнуе серйозна проблема дефщиту мшроелементу селену. Важливою причиною дефщиту селену е його недостатне надходження до оргашзму людей, KOTpi живуть на територп бюгеох1м1чних провшцш, де в продуктах харчування рослинного та тваринного походження, а також грунтах i питнш вод! виявлений низький BMicT цього мшроелементу. Сьогодш одним ¿з д1ючих шлях1в профшактики селенодифщитного стану е розробка i включения в рацюн харчових продуклв, збагачених селеном. Виявлено, що неоргашчш форми Селену володдать на 20-30 % нижчою бюдоступнютю, шж оргашчш, тому в наш час, перспективним напрямом дослщжень е розробка бютехнологп нових альтернативних джерел надходження оргашчних форм селену до оргашзму людини. Одним ¿з приклад1в е створення селензбаначених пробютиюв. Лггературш даш свщчать, що пробютичш культури м1крооргашзм1в можуть акумулювати неоргашчш форми Селену (селешти, селенати) [2]. В перспектив! щ м!кроорган!зми можуть служити векторами для надходження селену до оргашзму. Неоргашчш форми Селену, в мшрооргашзмах, перетворюються на оргашчш [3]. Таким чином, в результат! «бюконверсп» бюмаса лактобацил стае збагаченою орган!чними формами
30
«вбудованого» м1кроелементу Селену, причому в основному у вигляд1 селеновмюних амшокислот у склад! пептид1в i бшюв.
Метою нашо! роботи було визначення кшетичних параметр1в накопичення бюмаси Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum на середовищах збагачених р1зними концентращями селенггу натрда
Матер1али i методи. У робот1 використовували музейт культури Lactobacillus acidophilus штам 412/307 та Bifidobacterium bifidum. Культивацда лактобактерш проводили на MRS бульош, а б1фщобактерш на середовищ! ¿з додаванням соевого екстракту. Як джерела селену використовували селешт натрда Na2SeO3 (ТОВ НВП Хемел). Селенгг натрда розчиняли в стерильнш дистильованш вод! й додавали в середовище культивування в концентращях 1 мкг/мл, 2 мкг/мл, 3 мкг/мл, 5 мкг/мл, 8 мкг/мл, 10 мкг/мл, 12 мкгмл, 14 мкг/мл, 16 мкг/мл, 18 мкг/мл, 20 мкг/мл. Контролем служило середовище без додавання селенггу натрда Пос1вний матер1ал вносили в колби з середовищем в кшькосп 5 %.
Основними завднням роботи було визначення змши показниюв оптично! щшност! (ОЩ) культур Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum в процес! культивувння на середовищах з додаванням р1зних концентрацш селенута, а також виначення показниюв ix питомо! швидкост1 росту та тривалосп генерац11.
Оптичну щ1льн1сть суспензп визначали при 590 нм (фотоколориметр КФК - 2 - УХЛ 4.2, кювета з в1дстанню 1см). По отриманим даним стро!ли графши в нап1влогарифм1чних координатах.
Питому швидюсть росту визначали за формулою: К = ^(ln М2-М1) (1)
Де К — питома швидк1сть росту; t - час культивування; М - опична щ1льн1сть.
Тривал1сть rcHcpauii визначали за формулою:
(2)
Де tp - тривал1сть генерац11; К - питома швидк1сть росту.
Результати дослщжень. На першому eTani досл1джень визначали змшу показник1в оптично! щ1льност1 (ОЩ) при культивування культури Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum на середовищах (MRS бульйон та на середовищ1 з додаванням сирно! сироватки) i3 bmIctom р1зних концентрац1й селен1ту натрш (Na2SeO3).
Показники впливу селен1ту натрда на picT культури Lactobacillus acidophilus вщображеш у вигляд1 поверхн1 вщгуку, яка в1дображае залежн1сть оптично! щшьносп в1д концентрац1! селен1ту натр1ю та часу культивування.
Отримаш дан1 свщчать про вплив концентрац1й селен1ту натрда на прирют б1омаси лактобактер1й. Показники оптично! щшьносп (ОЩ) у пробах i3 bmIctom селен!ту натр!ю в кшькосп 1 мкг/мл - 2 мкг/мл близью до контролю та не суттево вщр!зняються, як теля 5 годин, так i теля 10 годин культивування. За цей час спостер!гаеться ¿нтенсивний picT м!крооргатзм!в. Через 24 години культивування вщм!чено, що показники ОЩ, при дослщжент впливу селен!ту натр!ю на picT м!кроорган!зм!в, були на piBHi з контролем. Найб!льш! показники ОЩ (2,22 од) зафшеовано у npo6i з концентрац!ею Na2SeO3 3 мкг/мл. Збшьшення конентрац!й селен!ту натр!ю (до 5-20 мкг/мл) викликало поступове зниження показниюв ОЩ в yci заф!ксован! пром!жки часу. При цьому показники ОЩ при концентрацп Na2SeO3 вищ!й за 5 мкг/мл були менш! за контроль.
Тобто наявн!сть в середовищ! селен!ту натр!ю в концентрац!! 1-2 мкг/мл суттево не впливае на picT лактобацил, концентрац!я 3 мкг/мл проявляе слабкий
31
стимулюючий ефект, а концентращя 5-20 мкг/мл викликае дещо пригшчуючий ефект на накопичення бюмаси при культивуванш протягом 24 годин.
Рис. 1. Показники оптичиоТ щшьносл культури Lactobacillus acidophilus при
культивуванш на MRS бульйош
Таким чином з результата отриманих при дослщженш процесу культивування Lactobacillus acidophilus штам 412/307 можливо зробити висновок, що максимальна кшькють бюмаси лактобактерш накопичуеться при концентрацп селенпу натр1ю 1-2 мкг/мл i тривалост1 культивування 24 години.
Наступним етапом досл1джень було визначення впливу концентрац1й селен1ту натр1ю на культивування б1фщобактерш. Показники впливу селенпу натр1ю на культуру Bifidobacterium bifidum в д1апазош концентрац1й 1-20 мкг/мл вщображеш у вигляд1 поверхн1 вщгуку 2.
Рис. 2. Показники оптичноТ щ1льност1 культури Bifidobacterium bifidum при культивуванш на середовищ1 з додаванням соевого екстракту
Дан1 Рис. 2 свщчать, що показники ОЩ у пробах з концентрац1ями Na2SeO3 1-2 мкг/мл знаходяться на piBHi з контролем, протягом усього часу культивування.
32
При зростанш концентрацш селешту натрда до 3-20 мкг/мл показники ОЩ поступово зиижувались, у пор1внянш з коитрлем, вщ 0,03 до 0,25 одиииць. Таким чином встановлено, що концентрацп Na2SeO3 3-20 мкг/мл викликають поступове пригшчення приросту бюмаси б1фщобактерш.
Наступним етапом дослщжень було визначення показниюв питомо! швидкосл росту та тривалосп генерацп культур Lactobacillus acidophilus та Bifidobacterium bifidum при культивуванш на середовищах збагачених р1зними концентращями Na2SeO3. Отримаш результати приведено в таблиц! 1 та 2.
Таблиця 1
Показники питомо! швидкосл росту та тривалосл генерацп при
культивуванш культури Lactobacillus acidophilus на MRS
Кшьшсть селен1ту натшю, мкг/мл Час культивування, год
0-5 год 0-10 год 0-5 год 0-10 год
Питома швидшсть росту, год-1 Тривалкть генерацп
0 0,35 0,20 1,98 3,5
1 0,35 0,20 1,98 3,5
2 0,36 0,20 1,92 3,5
3 0,36 0,21 1,92 3,3
5 0,35 0,18 1,98 3,85
8 0,34 0,18 2,03 3,85
10 0,33 0,17 2,1 4,0
12 0,32 0,17 2,15 4,0
14 0,32 0,16 2,15 4,3
16 0,31 0,16 2,2 4,3
18 0,31 0,16 2,2 4,3
20 0,31 0,16 2,2 4,3
Таблиця 2
Показники питомо1 швидкост1 росту та тривалост1 генерацп при культивуваин1 культури Bifidobacterium bifidum на середовищ1 з додаванням
соевого екстракту
Кшьшсть селенит наттаю, мкг/мл Час культивування, год
0-5 год 0-10 год 0-5 год 0-10 год
Питома швидшсть росту, год-1 Тривалкть генерацп
0 0,26 0,149 2,65 4,63
1 0,26 0,15 2,65 4,6
2 0,26 0,149 2,65 4,63
3 0,24 0,142 2,87 4,85
5 0,24 0,142 2,87 4,85
8 0,23 0,138 3,0 5,0
10 0,23 0,138 3,0 5,1
12 0,23 0,135 3,0 5,1
14 0,23 0,13 3,0 5,1
16 0,23 0,13 3,0 5,1
18 0,22 0,125 3,1 5,5
20 0,22 0,125 3,1 5,5
Дан1 таблиц! св1дчать, що питома швидк1сть росту (ПШР) м1крооргашзм1в, у nepmi 5 годин культивування в пробах i3 bmIctom селешту натрда 0-3 мкг/мл була на вщносно одному piBHi й становила 0,35-0,36 год-1.
33
В пробах ¿з вм1стом селенпу натрда 5-20 мкг/мл П111Р становила 0,35 та 0,31 год-1. Пюля 10 годин культивування ПШР була на одному piBHi для контролю та проб i3 вм1стом селенпу натрда 1 мкг/мл - 3 мкг/мл, а при шдвищенш концентрацш знижувалась. 3i зниженням питомо! швидкосп росту збшьшувалась, вщповщно, й тривалють генерацп (найдовшою вона була для проби з концентращею селенпу натрда 20 мкг/мл).
Показники питомо! швидкосп росту та тривалють генераци для культури Bifidobacterium bifidum вщображено в таблиц! 2. Даш таблиц! свщчать, що ПШР культури б1фщобактерш, у nepmi 5 годин культивування в пробах i3 вмютом селенпу натрда 0-2 мкг/мл була на одному piBHi й становила 0,26 год-1. В пробах i3 вм1стом селенпу натрда 3-20 мкг/мл ПШР становила 0,24 та 0,22 год-1.
Пюля 10 годин культивування ПШР була на одному piBHi для контролю та проб ¿з вм1стом селенпу натрда 1 мкг/мл - 2 мкг/мл, а при шдвищенш концентрацш - знижувалась вщ 0,142 при концентрацп 3 мкг/мл до 0,125 - при концентрацп селенпу натрда 20 мкг/мл. 3i зниженням питомо! швидкосп росту збшьшувалась тривалють генерацп (як в nepmi, так i в наступи! 5 годин культивування). Найдовшою вона була для проб i3 концентращею селенпу натрда 20 мкг/мл.
Висновки. Виявлено, що найбшьш рацюнальною концентрац1ею селен1ту натрда для лактобактерш е 1—3 мкг/мл та 1—2 мкг/мл для б1фщобактерш за перюд культивування 24 години.
Таким чином, можливо констатувати, що використання селен1ту натр1ю у середовищ1 MRS для лактобактер1й, та середовища з додаванням соевого екстракту для б1фщобактерш позитивно впливае на picT проб1отичних м1кроорган1зм1в, що дае можливють отримувати ix як м1кроорган1зми збагачеш селеном.
Перспективи подальших досл1джень. Для оптим1зацп процесу культивування селеновм1сних пробютиюв в подальшому передбачаеться провести дослщи з використанням сучасних метод1в математично! обробки.
Л1тература
1. Капрельянц Л. В., Иоргачова О. Г. Функцюнальш продукти. - Одеса, «Друк». - 2003. - 229-237 с.
2. Eszenyi P., Sztrik A., Babka B. Elemental, nano-sized (100-500 nm) Selenium production by probiotic lactic acid bacteria // International Journal of Bioscience, Biochemistry and Bioinformatics, Vol. 1, No. 2, July 2011. - P. 74-79.
3. Sasidharan S., Balakrishnaraja R. Comparison Studies on the Synthesis of Selenium Nanoparticles by Various Microorganisms // J. Int. J. Pure App. Biosis. - 2014. - 2 (1). - p. 112-117.
4. Sneddon A. Selenium nutrition and its impact on health // J. Food & Health Innovation Service. - 2012. - p. 104-108.
Стаття надшшла до редакци 11.03.2015
34
