CC BY
90
УДК 664:579
М. А. Бурмасова, А. К. Милюхина, Г. Ш. Мубаракшина, А. А. Утебаева, М. А. Сысоева
РОСТ ЛАКТОБАКТЕРИЙ НА СРЕДЕ С МЕЛАНИНАМИ ЧАГИ
Ключевые слова: лактобактерии, меланины гриба чаги, антиоксидантная активность.
Исследовано влияние меланинов гриба чаги на рост молочнокислых бактерий с целью получения пробиотиче-ских препаратов с природными антиоксидантами. Показано стимулирующее действие меланинов в концентрации 10' и 10' г/см на рост лактобактерий.
Keywords: lactobacillus, chaga melanin, antioxidant activity.
The study of chaga melanins influence on the growth of lactobacillus was conducted for futher probiotics production. It was shown that the melanin of chaga in concentration of 10~10 and 10'5 g / sm3 stimulates the growth of lactobacillus.
Введение
Промышленность выпускает широкий спектр лекарственных препаратов, содержащих пробиотиче-ские микроорганизмы: «Лактобактерин», «Бифи-форм», «Бактистатин» и другие. Лактобактерии являются одним из перспективных пробиотиков для получения биологически активных добавок и функциональных продуктов питания. В организме они способны образовывать такие вещества, как молочная кислота, лизоцим, бактериоцины (лактоцины B, F, J, M, лактобревин, плантарицин), которые обладают выраженным антибактериальным эффектом и угнетают рост гнилостных и условно-патогенных микроорганизмов в кишечнике. Лактобактерии активируют клеточный иммунитет и участвуют в процессах пищеварения, превращая протеин в легкоусвояемые компоненты, а также принимают участие в метаболизме лактозы, вырабатывая ферменты (Р-галактозидазы, гли-колазы, дегидрогеназы) и др. [1]. Кроме того, лактобактерии (L. plantarum, L. acidophilus и др.) устойчивы к воздействию желудочного сока, желчных кислот и панкреатических ферментов.
В последнее время внимание исследователей привлекают природные объекты как источники биологически активных веществ (БАВ), которые могут быть использованы в качестве активаторов роста пробиотиков. Особенно интересны в этом отношении меланины гриба чаги. Они обладают радиопротекторной, антиканцерогенной активностью, что обусловлено их химическим составом. Меланины проявляют антиоксидантную активность (от 10 до 50 кКл на 100 г меланина), т.е. способны связывать свободные радикалы и препятствовать процессам окисления [2]. Это их свойство может способствовать адаптации и стимуляции роста лактобактерий.
Обычно антиоксиданты, например, аскорбиновую кислоту вводят в среды для культивирования микроорганизмов в концентрации 1 % и более [3]. Однако известно, что, например, флавоноиды, наиболее ярко проявляют эти свойства в концентрациях 10- и 10- М [4]. В некоторых случаях эта зависимость бимодальная, то есть по мере снижения концентрации исследуемого вещества эффект его воздействия спонтанно меняется со стимулирующего на ингибирующий. Авторы считают, что граница малых концентраций определяется числом молекул биологически активного вещества, действующего на
клетку. В другой работе С.В. Зайцева и соавторов предлагается адаптационный механизм, согласно которому действия малых доз объясняются эффектом хемотаксиса - изменение ответа биообъекта определяется не самой концентрацией БАВ, а градиентом концентраций в пространстве и во времени [5].
Цель работы - изучение влияния низких концентраций меланинов гриба чаги на рост лактобактерий.
Экспериментальная часть
В исследовании применяли меланины, полученные из гриба чага СВЧ-экстракцией по методу [6], в концентрациях 10-10 и 10-5 г/см3. Культивирование лактобактерий осуществляли в течение 72 часов в термостате при температуре 37±1°С на стандартной среде МРС. Количественный учет выросших микроорганизмов проводили, используя метод разведений [7]. Статистическую обработку проводили с доверительной вероятностью Р=0,90.
Результаты и их обсуждение
Известно, что бактерии рода Lactobacillus относятся к микроорганизмам, имеющим сложные питательные потребности. Рост лактобактерий в питательной среде могут стимулировать вещества различной природы. В качестве таковых могут быть пребиотики. Свойства пребиотиков наиболее выражены у фруктозоолигосахаридов (ФОС), инулина, галактоолигосахаридов (ГОС), лактитола [8]. Так же в литературе описано использование для стимуляции лактобактерий БАВ растительного и природного происхождения, например, суспензия, полученная из зерен сои [9], мука грецкого ореха [10], биомасса мицелия Laetiporus sulphureus Ls 1-06, полученная жидкофазным культивированием в стационарной фазе [11] и т.д. Можно предположить, что в них содержатся факторы роста, стимулирующие лактобактерии, или, возможно, стимуляция их роста связана с увеличением адгезивной и метаболической активности лактобактерий [12].
Меланины, используемые в работе, для проведения активации роста лактобактерий, получены с применением СВЧ обработки, которая отличается простой технологией получения. Они имеют низкую
токсичность 2705 г/кг веса, высокую АОА = 48,2±0,9 кКл/100 г [13].
Результаты, проведенных экспериментов представлены на рисунке 1, таблице 1.
экспоненциальной фазы в среде с меланинами в
Рис.
О 1С 20 30 40 50 60 70 Время, Ч
1 - Культивирование лактобактерий
По приведенным в таблице 1 данным построены кривые роста (рис. 1), рассчитаны средние и удельная скорости роста лактобактерий (табл.2).
Таблица 2 - Динамика средней скорости роста лактобактерий в образцах
Концентрация М, г/см3 Средняя скорость роста V, КОЕ/ч Удельная скорость роста Ц, ч-1
Время ^ ч
7 12 18 21
Контроль (0) 0,02 0,2 0,38 0,54 0,63 0,045
10-10 0,04 0,2 0,36 0,55 0,90 0,042
10-5 0,04 0,13 0,36 0,57 0,88 0,043
Как видно из представленных в таблице 1 данных, меланины не оказывают влияния на длительность лаг-фазы, она, как и в контроле, продолжается в течение 5 часов. Действие меланинов проявляется в экспоненциальной фазе. Скорость роста в конце
концентрации 10-10 г/см3 увеличивается в 1,5 раза по сравнению с контролем (табл.2). Через 24 часа численность микроорганизмов в образцах с меланинами также незначительно увеличивается по сравнению с контролем (табл.1). Рост их продолжается до 48 часов культивирования. Меланины в концентрациях 10-10 г/см3 и 10-5 г/см3 способствуют образованию большего количества лактобактерий на 48 часах (на 8 %) по сравнению с контролем. Следует отметить, что меланины в обеих концентрациях стимулируют рост лактобактерий, что подтверждается и данными по нарастанию кислотности в процессе культивирования (рис.2).
Рис. 2 - Динамика кислотности при культивировании
Таким образом, введение меланинов в среду способствует сохранению титра лактобактерий после 24 часов на стабильном уровне.
Заключение
На основании проведенных исследований установлено стимулирующее действие меланинов чаги на лактобактерии в концентрациях 10-10 г/см3 и 10-5 г/см3.
Таблица 1 - Изменение ^ КОЕ в процессе культивирования
Концентрация М, г/см3 Количество лактобактерий, ^ КОЕ/см3
Продолжительность культивирования, ч
0ч 6ч 12ч 24ч 48ч 72ч
Контроль (0) 5,95±0,35 £=1,12% 6,20± 0,35 £=2,62% 8,33± 0,193 £=2,32% 14,48± 0,25 £=1,70% 12,35±0,40 £=2,30% 12,31± 0,05 £=0,41%
10-10 5,93±0,07 £=0,64% 6,32± 0,11 £=2,19% 8,35± 0,03 £=1,98% 14,70± 0,30 £=1,87% 13,35± 0,05 £=2,01% 12,38± 0,05 £=0,47%
10-5 5,94±0,16 £=2,01% 6,28± 0,16 £=2,31% 8,30± 0,40 £=2,01% 14,63± 0,27 £=1,90% 13,30± 0,04 £=2,73% 12,37± 0,08 £=0,53%
Литература
1. Д.Р. Яруллина, Р.Ф. Фахруллин Бактерии рода Lactobacillus: общая характеристика и методы работы с ними. КФУ, Казань, 2014. 51 с.
2. М.А. Сысоева, Высокодисперсные коллоидные системы и меланины чаги: монография. Изд-во КНИТУ, Казань, 2013. 228 с.
3. Пат. РФ 2080376 (1995).
4. Е.Б. Бурлакова, А.А. Конрадова, Е.Л. Мальцева, Химическая физика. Т.22, 2, 390-424 (2003).
5. S.V. Zaitsev, L.A. Sazanov, A.L.Koshkin FEBS letters. 8, 1, 291-293 (2001).
6. Пат. РФ 2406514 (2010).
7. ГОСТ 10444.11 - 2010.
8. ГОСТ Р 52349 - 2005.
9. А.В. Смагина, М.В. Сытова, В сб. Научные труды Дальрыбвтуза. 2011. С.174-179.
10. Н.А. Шавыркина, Ю.С. Абрамова, Научно-практическая конференция (Киров), 2009. Т. 7. С. 453457.
11. И.Е. Иванова, Молочная промышленность. 12, 54 -55 (2011).
12. Н.Р. Назырова, Р.Х. Тимербаева, М.М. Туйгунов, И.Ф. Шаяхметов, Вестник Башкирск. ун-та. 2, 59-62 (2006).
13. Е.В. Сысоева. Автореф. дисс. канд. хим. наук, КНИТУ, Казань, 2011. 18 с.
© М. А. Бурмасова, доцент, кафедра «Пищевая биотехнология», ФГБОУ ВО КНИТУ, [email protected]; А. К. Милю-хина, студент, кафедра «Пищевая биотехнология» ФГБОУ ВО КНИТУ, [email protected]; Г. Ш. Мубаракшина, магистр, кафедра «Пищевая биотехнология» ФГБОУ ВО КНИТУ, [email protected]; А. А. Утебаева, аспирант, кафедра «Пищевая биотехнология» ФГБОУ ВО КНИТУ, [email protected]; М. А. Сысоева, профессор, заведующий кафедрой, кафедра «Пищевая биотехнология», ФГБОУ ВО КНИТУ, [email protected].
© M. A. Burmasova, docent, department of food biotechnology of the KNRTU, [email protected]; A. K. Milyuhina, student, department of food biotechnology of the KNRTU, [email protected]; G. Sh. Mubarakshina, magister, department of food biotechnology of the KNRTU, [email protected]; A. A. Utebayeva, post graduate student, department of food biotechnology of the KNRTU, [email protected]; M. A. Sysoyeva, professor, head of the department, department of food biotechnology of the KNRTU, [email protected].
Все статьи номера поступили в редакцию журнала в период с 10.03.17. по 20.04.17.
