Біологічні науки. Мікробіологія

К.т.н. Даниленко С.Г.¹, студент Коваленко Л.М.²,
аспірант Гарда С.О³.

¹Інститут продовольчих ресурсів, м. Київ, Україна

²Національний університет харчових технологій, м. Київ, Україна

³НТУУ «Київський політехнічний інститут», м. Київ, Україна

Дослідження впливу мультивітамінного комплексу на ріст штамів Lactobacillus paracasei ssp. рaracasei

Cеред різноманітних груп мікроорганізмів молочнокислі бактерії відносяться до найбільш вимогливих мікроорганізмів. Вирощують їх на складних середовищах, що містять достатньо високі концентрації дріжджового автолізату, молочної сироватки, полісахариди, пептон тощо. Для нормального росту і розвитку молочнокислі бактерії потребують ростових факторів, до яких відносяться і вітаміни. У процесі свого еволюційного розвитку лактобактерії пристосувалися до перебування в багатому органічними сполуками середовищі ‒ молоці, внаслідок чого їх потреби у вітамінах різноманітні.

Більшість видів молочнокислих бактерій гостро потребує вітамінів ‒ тіаміну, нікотинової кислоти, ціанкобаламіну, аскорбінової кислоти, пантотенової кислоти і біотину [1,2].

Метою даної роботи було дослідження впливу мультивітамінного комплексу на ріст штамів лактобацил.

Об’єктами досліджень були 2 штами Lactobacillus paracasei ssp. paracasei 3801 (L. paracasei) та L. paracasei 3800, ізольовані з кишечнику сільськогосподарської птиці. Культури молочнокислих бактерій підтримували на середовищі MRS, між пересівами зберігали за температури (4±2) ^оС. Розчинний мультивітамінний комплекс з незамінними амінокислотами (метіонін і лізин), макро – та мікроелементами.

Було досліджено 3 варіанти поживних середовищ, до яких вносили мультивітамінний комплекc у кількості 5, 10, 15, 20 г/дм³ (відповідно ПС1, ПС2, ПС3, ПС4). Як базове середовище для нагромадження біомаси мікроорганізмів використовували рідке поживне середовище на основі гідролізованого протосубтиліном молока з додаванням цитрату натрію та оцтовокислого натрію (ПС0). Контролем слугувало середовище МРС з додаванням 1 % глюкози.

Культивування мікроорганізмів вели у періодичному режимі впродовж 12 год за температури (36±1) ºС.

Інтенсивність розвитку культур у досліджуваних середовищах оцінювали за такими показниками: активну кислотність (рН) вимірювали потенціометрично за допомогою тестеру рНspear; рівень нагромадження біомаси фотоколориметричним методом на фотоелектроколориметрі КФК-3; чисельність життєздатних клітин в 1,0 см³ культуральної рідини визначали згідно з ГОСТ 10444.11 [3].

Для розрахунку тривалості лаг-фази (T_l), константи швидкості поділу (число поділу клітини за 1 год) (n, год^-1), терміну регенерації (g, год), урожайності (Х, КУО/cм³), питомої швидкості росту (m_макс, год^-1) лактобацил використовували стандартні методики [4].

Для підвищення ефективності ростового середовища було використано мультивітамінний комплекс. Збагачення ПС0 згаданим компонентом позитивно вплинуло на нагромадження клітин лактобацил, при цьому ця дія залежала як від виду мікроорганізму, так і кількості внесеного компоненту (рис. 1).

Рис.1. Чисельність клітин лактобацил за різних концентрацій комплексу вітамінів

Зокрема, мультивітамінний комплекс найліпше задовольняв потреби L. paracasei 3800, трохи гірше ‒‒ L. paracasei 3801. Навіть за мінімальної концентрації компоненту 0,5 % у поживному середовищі чисельність усіх обстежених культур істотно зросла, досягаючи максимального значення за концентрації у середовищі 1 %. Збільшення кількості компоненту істотно не впливало на кількість мікроорганізмів в культурах, а за концентрації 2 % спостерігалося деяке зниження чисельності клітин.

Додавання мультивітамінного комплексу у кількості 1,0 % збільшило більше ніж в 2-3 вихід біомаси молочнокислих мікроорганізмів порівняно з середовищем ПС0 та дозволило отримати урожайність на рівні з середовищем МРС.

Саме середовище ПС2 виявилося найкращим для росту обох штамів, їх урожайність зросла у 12-15 разів порівняно з початковим вмістом.

За отриманими експериментальними даними було визначено основні параметри росту культур. Результати цих досліджень наведено у таблиці.

Таблиця

Основні параметри росту культур за присутності мультивітамінного комплексу

Штам	Середовище	mмакс, год^-1	Ti год	n од/год^-1	Х·10^8 КУО/cм^3
L. paracasei 3800	MRS	0,3	2,31	0,44	6,91
	ПС0	0,15	4,36	0,22	0,77
	ПС2	0,34	2,04	0,5	13,3
L. paracasei 3801	MRS	0,19	3,65	0,29	2,54
	ПС0	0,15	4,62	0,21	0,67
	ПС2	0,37	1,87	0,55	13,66

Як видно з таблиці, максимальне нагромадження лактобактерій, у середовищі МРС (контроль), коливалась в межах (9,22 - 9,49 lg) КУО/см³. У дослідному поживному середовищі ПС0 кількість лактобацил було менше у 18 і 19 разів відповідно, що свідчило про нестачу факторів росту у вказаному середовища.

Питома швидкість росту була найвищою в середовищі ПС2 і становила для штамів 3800 і 3801 0,34 год^-1 і 0,37 год^-1 відповідно. Такі закономірності росту забезпечили високий ступінь нагромадження чисельності лактобактерій за присутності 1,0 % вітамінів: 1,33-1,36 млрд. клітин у см³ культуральної рідини.

Загалом, молочнокислі бактерії впродовж 12 год росли з різною швидкістю (константа поділу клітин (v) коливалася у широкому діапазоні від 0,21 до 0,55 год^-1). Було встановлено, що додавання досліджуваних компонентів скорочувало майже у двічі тривалість латентного періоду та терміну регенерації культур молочнокислих бактерій.

Таким чином, враховуючи отримані результати, можна рекомендувати використовувати у складі поживного середовища 1,0 % мультивітамінного комплексу для активізації росту лактобактерій виду L. paracasei.

Література:

1. Сорокулова И.Б. Разработка питательной среды для культивирования Lactobacillus plantarum 8R-А3 // Мікробіол. журнал. – 2003. – №3(Т.65). – С. 39-45.

2. Раскошная Т.А., Семенихина В.Ф. Питательные среды для культивирования ацидофильной молочнокислой палочки // Молочная промышленность. – 2010. – №11. – С. 39-41.

3. Продукты пищевые. Методы определения молочнокислых микроорганизмов ГОСТ 10444.11-89. - [Дата введения 1991-01-01]. – М.: ИПК Издательство стандартов, 1996. – 13 с (Межгосударственный стандарт).

4. Герхард Ф. Методы общей бактериологии. / Под. ред Ф. Герхард и др.; пер. с англ. – М.: Мир, 1984. – 1270 с.