CC BY
163
УДК 615.451.2
Капрельянц Л. В., д.т.н., професор (leonid@onaft.edu.ua),^\ Труфкат Л. В., к.т.н., доцент (trufkati@gmail.com) Крупицька Л. О., астрант
Одеська национальна академ1я харчових технологШ, м. Одеса, Украгна ПОЖИВНЕ СЕРЕДОВИЩЕ ДЛЯ КУЛЬТИВУВАННЯ БАКТЕР1Й РОДУ BIFIDOBACTERIUM НА ОСНОВ1 РОСЛИННО1 СИРОВИНИ
У данш роботi вивчено вплив ргзног масовог частки соевог сироватки у складг живильного середовища на розвиток та змту бiологiчног активностi пробютичних бактерш роду Bifidobacterium. Проведет мiкробiологiчнi до^дження дозволили встановити, що 3% соевог сироватки у лактозному середовищi ефективно вiдображаеться на культивуванш та накопиченш бюмаси бактерш роду Bifidobacterium з метою використання в харчовШ промисловостi. Також рекомендовано використання лактозного середовища з додаванням 4 -5 % соевог сироватки для культивування до^джуваного штаму з метою отримання бiологiчно активних препаратiв, що використовуються в медицин для корекцИ та профтактики дисбактерiозiв.
Ключов1 слова: Bifidobacterium, культивування, бюмаса, поживне середовище, соя, соева сироватка, активна кислоттсть.
УДК 615.451.2
Капрельянц Л. В., д.т.н., профессор, Труфкати Л. В., к.т.н., доцент, Крупицкая Л. А., аспирант
Одесская национальная академия пищевых технологий, г. Одесса, Украина ПИТАТЕЛЬНАЯ СРЕДА ДЛЯ КУЛЬТИВИРОВАНИЯ БАКТЕРИЙ РОДА BIFIDOBACTERIUM НА ОСНОВЕ РАСТИТЕЛЬНОГО СЫРЬЯ
В данной работе изучено влияние массовой доли соевой ,сыворотк в составе питательной среды на развитие и изменение биологической активности пробиотических бактерий рода Bifidobacterium Проведенные микробиологические исследования позволили установить, что 3% соевой сыворотки в лактозной среде являеется эффективным для культивирования и накопления биомассы бифидобактерий с целью использования в пищевой промышленности. Также рекомендовано, использование лактозной среды с добавлением 4 - 5 % массовой доли соевой сыворотки для культивирования исследуемых микроорганизмов с целью получения биологически активных препаратов, используемых в медицине для коррекции и профилактики дисбактериозов.
Ключевые слова: Bifidobacterium, культивирование, биомасса, питательная середа, соя, соевая сыворотка, активная кислотность.
UDC 615.451.2
Kaprelyants L. V., Doctor of Technical Sciences, Professor, Trufkaki L. V., PhD, Assistant Professor, Krupitskaya L. A., graduate student.
Odessa National Academy of Food Technologies, Odessa, Ukraine NUTRIENT MEDIUM FOR THE CULTIVATION BIFIDOBACTERIUM KIND
BASED ON PLANT MATERIALS
In this paper we were studied the effect of different mass fraction of soy whey as a part of the culture medium for the development and accumulation of the biological active of the probiotic strain Bifidobacterium longum. Microbiological studies revealed that 3% of the mass fraction of soybean whey in lactose medium, most effective for culturing and
© Капрельянц Л. В., Труфката Л. В., Крупицька Л. О., 2015
47
accumulation biomass of bacteria species Bifidobacterium longum for use in the food industry.It is also recommended to use lactose medium supplemented with 4% and 5% of the soya whey for culturing the test strain to produce biologically active drugs used in medicine for the prevention and correction of dysbacteriosis
Key words: Bifidobacterium, cultivation, biomass, nutriet medium, soybeans, soya whey, active acidity.
Вступ. Дефщит бiфiдобактерiй у складi шлунково-кишкового тракту людей рiзних вшових груп виникае внаслщок ди багатьох чинниюв: використання антибютиюв i рiзних фармацевтичних препарата, вплив радюхвиль та хiмiотерапil, вплив ксенобютиюв 1ж. Все це призводить до розвитку захворювань шлунково-кишкового тракту та шших оргашв i систем оргашзму людини. Основним засобом вщновлення порушеного бiоценозу е використання бiфiдобактерiй у складi пробiотичних препарата, як в лшувальних, так i в профiлактичних цiлях.
Бiфiдобактерil займають особливе мiсце серед рiзних представниюв обл^атно1 мiкробiоти людини, яка складаеться на 85 - 98% з бiфiдобактерiй. Саме бiфiдофлора вiдiграе важливу роль у шдтримщ та нормалiзацil мiкробiоценозу шлунково-кишкового тракту, неспецифiчнiй резистентносп органiзму, полiпшеннi бiлкового обмiну та ш. Дефiцит бiфiдобактерiй е одним з патогенетичних факторiв тривалих кишкових дизфункцiй у дiтей i дорослих, що призводить до порушення мшерального обмiну i процесiв кишкового всмоктування, до порушення бшкового та жирового обмшв, до формування хронiчних розладiв травлення [5].
Сьогоднi розширюеться виробництво препаратiв i продуктiв харчування пробютично! ди, призначених для корекци мiкробiоти шлунково-кишкового тракту за допомогою бiфiдобактерiй.
У даний час, поживш середовища, що використовуються для культивування бiфiдобактерiй в промислових умовах, готують на основi натурально1 харчово1 сировини, що ютотно впливае на собiвартiсть готових препаратiв. Вагомiсть пробiотичних препарата i продуктiв диктуе необхiднiсть розробки нових, ефективних, недорогих виробничих поживних середовищ для накопичення мшробно1 бiомаси. Виробниче поживне середовище повинне забезпечувати: високу швидюсть розмноження - для бiфiдобактерiй до 18 годин; високу концентращю життездатних клггин в одиницi об'ему - не менше 1-1010 КУО/см3; зберiгання життездатних мiкробних клiтин - не менше 70.. .90 дiб.
Все вищевикладене свщчить про те, що, незважаючи на наявш досягнення у галузi бютехнологи пробiотикiв, ll вдосконалення залишаеться актуальним. Пошук нових, бшьш ефективних засобiв культивування бiфiдобактерiй, а також технолопчних прийомiв, що дозволять оптимiзувати !х виробництво, е перспективним напрямком [4].
Вiдомi рiзнi поживнi середовища для культивування бiфiдобактерiй, такi як: гiдролiзоване молоко, середовище Блаурокка, тюглшолеве середовище [1], MRS-бульйон, кукурудзяно-лактозне середовище (КЛС) [5]. Вуглеводна частина поживних середовищ представлена переважно лактозою. До !х складу також входять як азотистого харчування пептони i вщвари рослинного i тваринного походження. У разi технологiчного виробництва використовують кукурудзяно-лактозне середовище, оскiльки кукурудзяний екстракт е джерелом харчових волокон i фруктоолiгосахарiдiв, тому стимулюе рют нормально1 мiкрофлори, крiм того е менш коштовним, шж сировина тваринного походження.
48
Пюля вивчення хiмiчного складу поживних середовищ було встановлено, що найбшьш повнощнним i придатним для включення в поживш середовища, призначених для культивування бiфiдобактерiй, е зернобобовi культури та продукти !х переробки.
О^м високоякiсного бiлку соя мютить велику кiлькiсть рiзноманiтних бiологiчно-активних речовин функщонального призначення таких як: полшенасичеш жирнi кислоти, вiтамiни, макро- i мiкроелементи, харчовi волокна, олiгосахариди i не мiстить холестерину та твердих жирiв [2].
Соеве молоко е багатим джерелом водорозчинних вггамшв (памш, рiбофлавiн, нiацин, фолiева кислота, токофероли); вггамш К; а так само багато фосфором, залiзом, цинком. Продукти переробки со! мютять таю пребютичш олiгосахариди, як стахiозу i рафiнозу, якi стимулюють рiст бiфiдобактерiй [3].
На основi вивчених лггературних джерел встановлена можливiсть використання соевого екстракту для удосконалення юнуючих поживних середовищ для культивування бiфiдобактерiй, що дозволить збшьшити прирiст мшробно1 бюмаси i водночас, знизити витрати на виробництво середовища.
Метою роботи було удосконалення складу поживного середовища для культивування бiфiдобактрiй.
Матерiали i методи. У робот використовували музейнi культури Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium adlescentis, при культивуванш на класичних поживних середовищах (кукурудзяно-лактозне середовище, MRS-бульйон) i на лактозному середовищi з додаванням рiзноl масово1 частки соево1 сироватки.
Культивування бiфiдобактерiй проводили на зазначених поживних середовищах протягом 24 годин, при температурi (37 ± 1) °С.
Для визначення необхщно1 концентрацп соево1 сироватки у рщкому лактозному поживному середовищi вивчали динамшу росту Bifidobacterium bifidum, Bifidobacterium longum, Bifidobacterium adlescentis на середовищi з додаванням рiзноl масово1 частки соево1 сироватки (1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%). У якосп закваски використовували добовi культури бiфiдобактерiй, як були стандартизованi до 1-10 КУО/см . Контролем служило рщке поживне кукурудзяно-лактозне середовище. Динамша росту зазначених культур була вивчена в промiжку вщ 0 до 48 годин при температурi (37 ± 1) °С.
У ходi експерименту тдраховували кiлькiсть клiтин бiфiдобактерiй за допомогою лiчильноl камери Горяева i контролювали змшу активно1 кислотностi культурально1 рщини.
Кiлькiсний облiк життездатних клiтин бiфiдобактерiй в експериментальних та контрольному зразках проводили методом граничних розведень у пробiрках з нашврщким кукурудзяно-лактозним середовищем, з наступним термостатуванням посiвiв при температурi (37 ± 1) °С протягом 72 годин.
Приготування соево1 сироватки для додавання в експериментальш зразки живильного середовища включало в себе наступш етапи: замочування i шелушiння со!, обробка вологою парою при температурi 120 °С в розчиш Na2CO3, видалення розчину Na2CO3, дезiнтеграцiя, водна екстракцiя при температурi 100 °С, фiльтрування, пастеризацiя при температурi 90 °С, охолодження до температури 37°С, внесення заквасок культури, сквашування при 37 °С до рН 4,5, або осадження бшюв за допомогою розчину лимонно1 кислоти при 90 °С, фiльтрацiя, нейтралiзацiя лимонно1 кислоти розчином NaOH до рН = 6,8.7,0.
49
Результати дослщжень. На першому етат дослщження визначали змшу динамши зростання бiфiдобактерiй на традицiйних поживних середовищах (кукурдзяно-лактозне середовище, MRS-бульйон») i на середовищi з додаванням соево1 сироватки. Дослiдження показали, що вс три дослiднi культури накопичували приблизно однакову кiлькiсть клiтин на класичних середовищах: на кукурудзяно-лактозному середовищi - 1-108 КОЕ/см3, на бyльйонi MRS - 3-10 КУО/см3, в той ж час на поживному середовищi з додавання соево1 сироватки кшьюсть клiтин складала 9-109 КОЕ/см3.
Через те, що кукурудзяно-лактозне середовище значно дешевше, нiж MRS-бульйон, то ми вибрали його як прототип. При замш кукурудзяного екстракту на соеву сироватку, експериментальне середовище дало найкращий результат, тому було виршено використовувати його в подальших дослщженнях для контролю культивування та накопичення бюмаси.
На другому еташ дослщження вивчали змши динамiки росту i активно1 кислотностi бiфiдобактерiй на рщкому лактозному середовищi з додаванням рiзноï масово1 частки соевоï сироватки (1%, 2%, 3%, 4%, 5%, 6%). Як контроль використовували кукурудзяно-лактозне середовище. Щцрахунок клгшн здiйснювали за допомогою камери Горяева (рис. 1-6).
Як показують отриманi результати, всi зразки характеризуеться високою бiохiмiчною активнiстю.
Пюля 48 годин культивування кiлькiсть клггин на середовищi з масовою часткою соевоï сироватки 3% становила: B. bifidum - 4-109 КУО/см3, B. adolescentis - 7-109 КУО/см3, B. longum - 1-1010 КУО/см3; що максимально наближалося до значень контролю, а саме: B. bifidum - 2-109 КУО/см3, B. adolescentis -1-109 КУО/см3, B. longum - 7-109 КУО/см3; в той час як кшьюсть клгшн при культивуванш на лактозному середовищi з масовою часткою 1% i 2% були значно нижчими за контроль вщповщно: B. bifidum - 1-108 КУО/см3 i 7-108 КУО/см3, B. adolescentis - 8-107 КУО/см3 i 4-108 КУО/см3, B. longum - 6-107 КУО/см3 i 6-108 КУО/см3. З тдвищенням масовоï частки соевоï сироватки вщ 4% до 5%
••• ** 10 3 10 3
кшьюсть клгшн зростала вщповщно: B. bifidum - 2-10 КУО/см3 i 6-1010 КУО/см3, B. adolescentis - 2-1010 КУО/см3 i 8-1010 КУО/см3, B. longum - 7-1010 КУО/см3 i 1-1011 КУО/см3. 1з збiльшенням кшькосп соево1' сироватки збiльшyвалася також i активна кислотнють середовища. У середовищi з додаванням 3% соево1' сироватки значення активно!' кислотносп для рГзних культур було таким: B. bifidum - 4,52 одн.рН, B. adolescentis - 4,6 одн.рН, B. longum - 4,5 одн.рН. Активна кислотнють у середовищi ¡з додаванням 4% та 5% соевоï сироватки мала такi показники вщповщно: B. bifidum - 4,42 i 4,31 одн.рН, B. adolescentis - 4,4 i 4,43 одн.рН, B. longum - 4,45 i 4,4 одн.рН.
Подальше збшьшення масовоï частки сироватки до 6% незначно позначаеться на показниках приросту бюмаси порГвняно ¡з зразком, який мютить 5% соевоï сироватки. Так, кшьюсть клгшн станом на 24 годину культивування була такою: B. bifidum - 4-109 КУО/см3, B. adolescentis - 8-1010 КУО/см3, B. longum -6-1011 КУО/см3, але вже на 30 годину кшьюсть клгшн була нижчою, нгж на середовищi з додаванням 5% соевоï сироватки, та продовжувала знижуватися далг На середовищi з додаванням 6% соевоï сироватки вщбувався активний прирют бiомаси бактерш, ростовГ фактори середовища виснажувалися, накопичувались продукти метаболiзмy, про що свщчать значення активноï кислотносп, яю мали значно нижчГ показники, шж в шших експериментальних зразках: B. bifidum - 4,1
50
одн.рН, В. adolescentis - 4,05 одн.рН, В. longum - 4,2 одн.рН. Все вищезазначене спричинило внутршньовидову конкуренщю за споживання поживних речовин, що стало причиною зниження кшькосп клггин та значного збшьшення кислотносп тсля 24 годин культивування. Через те, що показник приросту бюмаси бактерiй на середовищi з додавання 3% масово! частки соево! сироватки мае необхiдне значення для використання в харчовш промисловостi i максимально наближався до контролю, то ми пропонуемо цю концентрацiю для використання у виробнищи продуктiв харчування з пробютичними властивостями, в той час, як показники приросту бюмаси на середовищi з додаванням 4% i 5% соево! сироватки вщповщають вимогам для виробництва бюлопчно-активних добавок, то це дозволяе рекомендувати середовище з додаванням цих масових часток сироватки для культивування бiфiдобактерiй з метою отримання бюлопчно активних препаратiв, призначених для корекци мшробюти кишечнику, профiлактики та лiкування дизбактерiозiв. 11 10,5 10
щ 9,5
I 9
Я 8,5
7.
7 6,5 6
12
24
30
36
48
Час культивування, год
0
3
6
9
—0—1% —■—2% —А—3% >< 4% —ж—5% о 6% —I—Контроль
Рис. 1. Динамжа росту В. bifidum на лактозному середовищi з додаванням рiзноТ масовоТ частки соевоТ сироватки
0 3 6 9 12 24 30 36 48
Час культивування, год
-О—1% —■—2% —3% —4% —Ж—5% —о—6% —I—Контроль
Рис. 2. Динамжа росту В. longum на лактозному середовищi з додаванням рiзноТ масовоТ частки соевоТ сироватки
51
0 3 6 9 12 24 30 36 48
Час культивування, год о 1% —ш— 2% —3% —X—4% —Ж—5% —о—6% —I—Контроль
Рис. 3. Динамжа росту B. adolescentis на лактозному середовищi з додаванням pi3H0Ï масово'1 частки соево'1 сироватки
1% —я— 2% —3% —4% —ж— 5% —о— 6% —I—Контроль
Рис. 4. Змша активно'1 кислотностi середовища з додаванням рiзноï масово'1
Час культивування, год
1%--2%--3% >< 4% ж 5% —о—6% —I—Контроль
Рис. 5. Змша активно'1 кислотносп середовища з додаванням рiзноï масово'1 частки соево'1 сироватки при культивуванш B. longum
52
1% —m— 2% —ь— 3% —*— 4% —ж— 5% —о— 6% —I—Koнтpoль
Рис. 6. Змша активно'1 кислотностi середовища з додаванням pi3HOÏ масово'1 частки соево'1 сироватки при культивуванш B. adolescentis
Виявлевд, щo при кyльтивyваннi бiфiдoбактеpiй на запpoпoнoванoмy живильнoмy сеpедoвищi мopфoлoгiчнi, кyльтypальнi властивoстi бiфiдoбактеpiй всiх штамiв вiдпoвiдають вимoгам ВООЗ.
У мазках з культур, щo виpoсли на експеpементальнoмy живильнoмy сеpедoвищi, всi штами бiфiдoбактеpiй мали типoвy мopфoлoгiю палички з бiфypкацieю чи пoтoвщенням з oднoгo кiнця, poзташoвyвалися у виглядi пучюв, а такoж у виглядi oкpемих oсoбин.
Висновки. За пiдсyмками результата, з'ясували, щo дoдавання сoeвoï сиpoватки в пoживне сеpедoвище пoкpащye Moro poстoвi якoстi, збагачуючи бiфiдoгенними факторами, щo сприяе накoпиченню бioмаси, дoвoдячи кiлькiсть життездатних клiтин дo 1010 КУО/см3, щo значнo вище, шж при кyльтивyваннi на класичних гоживних сеpедoвищах. Сoeва сиpoватка е вiдхoдoм виpoбництва тoфy, тoмy являе сoбoю дешеву сиpoвинy, але цiннy для oтpимання сеpедoвищ культивування бiфiдoбактеpiй, oœ^m мiстить пpиpoднi стимyлятopи 1'х poCTy.
Пpoведенi мiкpoбioлoгiчнi дoслiдження дoзвoлили вибрати неoбхiднy кiлькiсть сoeвoï сиpoватки для дoдавання в лактoзне пoживне сеpедoвище - 3% вiд загальнoгo oбсягy сеpедoвища. Вибip був аpгyментoваний тим, щo пoказники кiлькoстi клiтин бiфiдoбактеpiй та активнoï кислoтнoстi сеpедoвища вiдпoвiдали вимoгам хаpчoвoï пpoмислoвoстi i наближалися дo пoказникiв кoнтpoльнoгo сеpедoвища.
З тдвищенням масoвoï частки сoeвoï сиpoватки вiд 4% дo 5% кшьюсть життездатних клiтин зpoстаe дo 2...7-10 КУО/см3 и 1...5-1011 КУО/см3 вiдпoвiднo. Такi данi дoзвoляють pекoмендyвати лактозне сеpедoвище з дoдаванням сoeвoï сиpoватки вiд 4% дo 5% для культивування бiфiдoбактеpiй з метoю oтpимання бioлoгiчнo активних пpепаpатiв, щo викopистoвyються в медицинi для кopекцiï та пpoфiлактики дисбактеpioзiв.
Перспективи подальших дослщжень. Hадалi планyeмo дoслiдити мoжливiсть викopистання сoeвo-лактoзнoгo напiвpiдкoгo сеpедoвища для тдрахунку кiлькoстi життездатних клiтин бiфiдoбактеpiй у пpoдyктах харчування та бioлoгiчнo активних препаратах пpoбioтичнoгo призначення.
Лiтерaтурa
1. Байбагов В. И., Мoлoкеев А. В., Никулин Л. Г. и др. Статоб толучения бифидoсoдеpжащих препаратов - Патент РФ 2104706,1998.
53
2. Капрельянц Л. В. Углеводные пробиотические вещества из сои / Л. В. Капрельянц, В. В. Шестобитов, Л. В. Рекичанская // Зерновые продукти и комбикорма. - 2005. - №2. - С. 18 - 20.
3.Петибская В. С. Соя: химический состав и использование \ В. С. Петибская; под. ред. ак. РФСХН, д.с.н. В.М. Лукомца. - Майкоп: ОАО «Полиграф-ЮГ», 2012. -432 с.
4. Шендеров, Б.А. Медицинская микробная экология и функциональное питание. В 3 т. Т. 3: Пробиотики и функциональное питание / Б.А. Шендеров. - М.: Грантъ, 2001. - С. 40-46.
5. Biavati, B. The Family Bifidobacteriaceae // The Prokaryotes. Third Edition: a hadbook on the Biology of Bacteria: Synbiotic Association, Biotechnology, Applied Microbiology / B. Biavati, P. Mattarelli. - Singapore: Springer Science, 2006. - Vol. 3. - P. 322-382.
Стаття надшшла до редакцИ 7.09.2015
УДК 637.5
Кишенько I. I., д.т.н., проф., Нащональний утверситет харчових технологт, м. Кигв, Крижова Ю. П., к.т.н., доц., Лшкевич М. В., Крупська А. А. мапстранти © (E-mail yuliya.kryzhova@mail.ru) Нащональний утеерситет бюресурав i природокористування Украгни,м. Кигв ЗАСТОСУВАННЯ Б1ЛКОВИХ ПРЕПАРАТ1В ТВАРИННОГО ПОХОДЖЕННЯ В технологи! шинок
Теоретично обхрунтовано i експериментально тдтверджено можливкть розроблення та використання у складi м'ясних продуктiв бтково-жировог емульсИ' (БЖЕ) з високими функцiонально-технологiчними властивостями та збалансованим амтокислотним i жирнокислотним складом, що обумовлюеться використанням вторинног м 'ясног бтковмкног сировини.
Науково доведено необхiднiсть використання в складi БЖЕ тваринних бтюв свинячого тримтгу AproGel - 1 %, быка на основi кровi Vepro 95 HV - 1%, бткового стабтзатора 3i свинячог шкурки -6 % та встановлено закономiрнiсть змти стабiльностi функцiонально-технологiчних властивостей емульсИ' вiд природи i вмюту бткових препаратiв та жировог композицИ
Обхрунтовано можливкть регулювання функцiонально-технологiчних характеристик свинини PSE шляхом використання БЖЕ в кiлькостi 15 % з метою виготовлення з нег шинкових виробiв в оболонц тдвищеног бiологiчног цiнностi зi стабтьно високими структурно-мехатчними та органолептичними показниками.
Ключов1 слова: шинки, моделювання, свинячий тримтг, бтково-жирова емульия, бтковий стабтзатор.
УДК 637.5
Кишенько И. И., д.т.н., проф.,
Национальний университет пищевых технологий, г. Киев, Крыжова Ю. П., к.т.н., доц., Линкевич М. В., Крупская А. А., магистранты Национальний университет биоресурсив и природоиспозьзования Украины, г. Киев
ИСПОЛЬЗОВАНИЕ БЕЛКОВЫХ ПРЕПАРАТОВ ЖИВОТНОГО ПРОИСХОЖДЕНИЯ В ТЕХНОЛОГИИ ВЕТЧИН
Теоретически обосновано и экспериментально подтверждена возможность разработки и использования в составе мясных продуктов белково-жировой эмульсии
© Кишенько I. I., Крижова Ю. П., Лшкевич М. В., Крупська А. А., 2015
54
