Жизнеспособность клеток Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium freudenreichii при совместном и раздельном культивировании Текст научной статьи по специальности «Биологические науки»

УДК 637.344

Ст. преподаватель А.Н. Иркитова

(Алтайский гос. ун-т) кафедра экологии, биохимии и биотехнологии, тел. 8(3852)36-30-77 E-mail: [email protected]

Senior Teacher A.N. Irkitova

(Altai state university) chair of ecology, biochemistry and biotechnology, tel. 8(3852)36-30-77 E-mail: [email protected]

Жизнеспособность клеток Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium freudenreichii при совместном и раздельном культивировании

Cell viability Lactobacillus Acidophilus and Propionibacterium Freudenreichii when joint and separate cultivation

Реферат. Lactobacillus acidophilus и Propionibacterium freudenreichii - известные пробиотические культуры, обладающие высокой биологической активностью. Интерес к изучению биотехнологического потенциала пропионовокислых бактерий и ацидофильной палочки постоянно увеличивается. Это особенно актуально в связи с расширением ассортимента новых видов пробиотических продуктов, в состав которых могут быть включены эти культуры как совместно, так и по отдельности. Цель исследования - установить влияет ли способ культивирования на численность и сохранение жизнеспособности пропионовокислых бактерий и ацидофильной палочки. Представлены сравнительные данные по динамике численности L. acidophilus и P. freudenreichii при хранении после совместного и раздельного культивирования микроорганизмов. Выявлено, что способ культивирования не влияет на сохранение жизнеспособности L. acidophilus и P. freudenreichii и в совместной культуре численность микроорганизмов выше, чем в индивидуальной. Анализ изменения титруемой кислотности в зависимости от продолжительности культивирования выявил, что титруемая кислотность при раздельном и совместном культивировании постепенно нарастает при хранении и достигает максимума при 30 сут культивирования. Разница титруемой кислотности при совместном и раздельном культивировании составила 5 %. Установлено, что способ культивирования (совместное или раздельное) принципиально не влияет на сохранение жизнеспособности пробиотической микрофлоры (L. acidophilus и P. freudenreichii) и на титруемую кислотность при хранении. Но численность культур выше при совместном культивировании. Следовательно, при разработке пробиотических заквасок и продуктов на основе L. acidophilus и P. freudenreichii можно рекомендовать любой из способов культивирования.

© Иркитова А.Н., 2015

Summary. Lactobacillus acidophilus and Propionibacterium freuden-reichii - known probiotic culture, which has high biological activity. Interest in the study of biotechnological potential Propionibacterium freudenreichii and Lactobacillus acidophilus is constantly increasing. This is especially important in connection with constant expansion of assortment of new kinds probiotic products, which may contain these cultures both together and separately. In this regard, the purpose of this study: to determine whether the method of cultivation of the number and viability of Propionibacterium freudenreichii and Lactobacillus acidophilus. The paper presents comparative data on population dynamics of Propionibacterium freudenreichii and Lactobacillus acidophilus storage after joint and separate cultivation of microorganisms. It is revealed that the method of cultivation does not affect the viability of Propionibacterium freudenreichii and Lactobacillus acidophilus, and that in the joint culture number of microorganisms higher than in individual culture. The analysis of change titrated acidity depending on the duration of cultivation revealed that titrated acidity with separate and joint cultivation is gradually increasing during storage and reached a maximum of 30 days of cultivation. The difference titrated acidity in joint and separate cultivation amounted to 5 %. It is established that the way of cultivation (joint or separate) essentially doesn't influence preservation of viability of pro-biotic microflora (L. acidophilus and P. freudenreichii} and titrable acidity at storage. But the number of cultures is higher at joint cultivation. Therefore, when developing about - biotic ferments and products on the basis of L. acidophilus and P. freudenreichii it is possible to recommend any of ways of cultivation.

Ключевые слова: ацидофильная палочка, пропионовокислые бактерии, совместное и раздельное культивирование, титруемая кислотность.

Keywords: Lactobacillus acidophilus, Propionibacterium freudenreichii, joint and separate cultivation, titrated acidity.

Пропионовокислые бактерии имеют разнообразное практическое применение. Во-первых, они уже несколько столетий используются в молочном производстве (сыр, кисломолочные продукты, напитки из молочной сыворотки и др.). Во-вторых, микроорганизмы рода Propionibacterium, как представители нормальной микрофлоры желудочно-кишечного тракта человека и животных, являются основой ряда коммерческих лечебно-профилактических средств, использование которых способствует формированию микробиоценоза кишечника [1]. Другим важным элементом микроценоза кишечника является L. acidophilus, известная своим ярко выраженным антагонизмом к патогенной и условно-патогенной микрофлоре. Поэтому интерес к изучению биотехнологического потенциала пропионовокислых бактерий и ацидофильной палочки постоянно увеличивается. Это особенно актуально в связи с постоянным расширением ассортимента новых видов пробиотических продуктов, в состав которых могут быть включены эти культуры как совместно, так и по отдельности.

Проведена серия экспериментов по изучению выживаемости L. acidophilus и P. freudenreichii при совместном и раздельном культивировании. Микроорганизмы, использованные в работе, взяты из коллекции лаборатории микробиологии ФБГНУ-СибНИИС.

Ацидофильные палочки и пропионовокислые бактерии высевали в пробирки с полужидкой средой «АГМ для палочек» (агар с гидролизованным молоком) и лактат-ный агар с последующей инкубацией посевов и визуальным подсчетом выросших колоний (с учетом степени разведения пробы) [2]. Титруемую кислотность проверяли по ГОСТ 3624-67 [3].

При совместном культивировании бактерий в колбу с 200 мл стерильного обезжиренного молока вносили по 1 % закваски ацидофильной палочки

и пропионовокислых бактерий. Инкубирование проводили 4 ч при температуре 40 С, затем охлаждали до 10 С. Готовую совместную культуру хранили в холодильнике в течение 30 сут при температуре 6-8 С. Периодически (20 ч, 10, 20 и 30 сут) измеряли титруемую кислотность и численность ацидофильной палочки и пропионовокислых бактерий.

При раздельном культивировании в две колбы с 200 мл пастеризованного обезжиренного молока вносили по 2 % ацидофильной палочки или пропионовокислых бактерий, инкубировали в течение 4 ч при температуре 40 С и охлаждали до 10 С. Затем обезжиренное молоко, заквашенное ацидофильной палочкой, и обезжиренное молоко, заквашенное пропионовокислыми бактериями, смешивали в соотношении 1:1 и хранили в холодильнике в течение 30 сут. Анализ титруемой кислотности и численности пробиотической микрофлоры проводили в те же сроки, что и культуры, полученные совместной инкубацией, - через 20 ч, 5, 10, 20 и 30 сут.

Результаты исследования показали, что численность ацидофильной палочки и пропионовокислых бактерий в контрольных (индивидуальная культура L. acidophilus или P. freudenreichii) и опытных пробах (смешанная культура L. acidophilus + P. freudenreichii) при совместном и раздельном способах культивирования составляет 1,0-108 КОЕ/см3 (что соответствует терапевтически значимому уровню).

Ацидофильная палочка показывает хорошую выживаемость до 30 сут хранения, ее численность выше в пробе по сравнению с контролем и составляет 2,Г107 КОЕ/см3 в пробе и 1,1-107 КОЕ/см3 в контроле. В контрольной пробе наблюдается рост численности ацидофильной палочки до десятых суток хранения, а потом численность ее резко снижается (рис. 1).

КОЕ/см3,

3.5

3

2,5 2

1,5 1

0,5 о

Рис. 1. Динамика численности L. acidophilus при раздельном культивировании

Численность пропионовокислых бактерий при раздельном культивировании достигла своего максимума на 30-е сут хранения и составила 5Д-108 КОЕ/см3 в пробе (рис. 2). По сравнению с контролем количество пропионовокислых бактерий больше в 2 и более раз во все сроки хранения.

т 1

Рис. 2. Динамика численности P. freudenreichii при раздельном культивировании

Численность L. acidophilus при совместном культивировании достаточно высока и составляет 2,7-108 КОЕ/см3 на 20-е сут хранения, что сопоставимо со значениями при раздельном культивировании. На первые сутки в контроле численность ацидофильной палочки несколько выше на контроле, но при дальнейшем хранении численность пробиотической культуры в пробе превышает значения по сравнению с контролем (рис. 3).

КОЕ/см3, 108

1 Контроль 1 Проба

Время хранения, сут

Рис. 3. Динамика численности L. acidophilus при совместном культивировании

Численность пропионовокислых бактерий в пробе выше по сравнению с контролем на протяжении всего срока хранения. Максимальная численность пропионовокислых бактерий отмечена на 30-е сут хранения и составила 4,9-108 КОЕ/см3. По сравнению с раздельным культивированием численность пропионовокислых бактерий при совместном культивировании сохранилась на том же уровне и составила 108 КОЕ/см3 (рис. 4).

КОЕ/см3, 6

1 '11 '

! Контроль ' Проба

10

30

20

Время хранения, сут

Рис. 4. Динамика численности Р. /геийепгеьскп при совместном культивировании

При хранении проб постоянно изменяется титруемая кислотность. Анализ изменения титруемой кислотности в зависимости от продолжительности культивирования выявил, что титруемая кислотность при раздельном и совместном культивировании постепенно нарастает при хранении и достигает максимума при 30 сут культивирования. Разница титруемой кислотности при совместном и раздельном культивировании составила 5 % (таблица).

Таблица

Динамика титруемой кислотности при раздельном и совместном культивировании

1

Вариант Время °Т при различных способах

хранения, сут культивирования

Раздельное Совместное

Контроль 1 92,67±3,4б 94,00±2,2б

L. acidophilus 10 129,67±2,85 124,33±4,28

20 152,00±2,26 142,67±3,4б

30 220,67±3,46 207,33±3,4б

Контроль 1 84,67±1,31 85,33±2,61

P. freudenreichii 10 11б,67±3,4б 114,67±1,31

20 148,00±2,2б 147,33±2,61

30 181,33±2,61 164,00±4,08

Проба 1 31,33±1,31* 30,67±1,31*

P. freudenreichii+ L. aci- 10 34,00±2,2б* 34,00±2,26*

dophilus 20 35,33±2,61* 35,33±1,31*

30 40,67±1,31* 41,33±2,61*

* - Различия пробы и контроля достоверны при р<0,05 по 1:-критерию Стьюдента

Также отмечено, что в опытной пробе титруемая кислотность ниже, чем в контрольных образцах на протяжении всего срока хранения. Это можно объяснить тем, что пропионовокислые бактерии, используя лактат, который выделяет ацидофильная палочка, понижают кислотность среды.

Таким образом, установлено, что способ культивирования (совместное или раздельное) принципиально не влияет на сохранение жизнеспособности пробиоти-ческой микрофлоры (L. acidophilus и P. freudenreichii) и на титруемую кислотность при хранении. Но численность культур выше при совместном культивировании. Следовательно, при разработке пробиотических заквасок и продуктов на основе L. acidophilus и P. freudenreichii можно рекомендовать любой из способов культивирования.

1. Хамагаева, И.С. Влияние сульфата железа на активность пропионовокислых бактерий [Текст]/ И.С. Хамагаева, A.B. Кривоносова // Молочная промышленность. - 2007. - № 6. - С. 33.

2. МР 2.3.2.2327-08. «Методические рекомендации по организации производственного микробиологического контроля на предприятиях молочной промышленности». - 2008. - 243 с.

3. ГОСТ 3624-67. «Молоко и молочные продукты. Титриметрические методы определения кислотности».

1. Hamagaeva, I.S. Effect of ferrous sulfate on the activity of propionic acid bacteria [Text] / I.S. Hamagaeva, A.V. Krivonosov // Dairy industry. - 2007. - № 6. - P. 33.

2. MR 2.3.2.2327-08. «Guidelines on the organization of the production of microbiological control in the dairy industry enterprises». - 2008. - 243 p.

3. GOST 3624-67. «Milk and dairy products. Titrimetric methods for the determination of acidity».

ЛИТЕРАТУРА

REFERENCES