Дрожже бактериальные нутриенты: природа биологической ценности - davaiknam.ru o_O
Главная
Поиск по ключевым словам:
страница 1
Похожие работы
Название работы Кол-во страниц Размер
Порядок определения биологической урожайности I. Методика определения... 1 44.53kb.
Единая теория поля. Физическая природа гравитации. Физическая природа... 1 118.15kb.
2. Либеральные идеи и теории естественного права в философии Нового... 1 35.62kb.
Мультинутриентные функциональные композиции в коррекции метаболических... 1 73.37kb.
Креационизм 2 Самопроизвольное зарождение 3 Теория стационарного... 1 80.47kb.
Деятельность, приоритеты в работе, цели и задачи зао ростки потребителям 1 25.66kb.
«Законы биологической продуктивности» 1 94.89kb.
Темперамент основа биологической подструктуры личности 1 64.66kb.
Рассмотрены некоторые вопросы теории ценности, в частности добра... 10 751.06kb.
Тайны советской программы биологической войны 1 42.08kb.
Реферат Эволюция денег и природа современных кредитно-бумажных 3 588.18kb.
Технология модульного обучения 1 22.24kb.
Направления изучения представлений о справедливости 1 202.17kb.

Дрожже бактериальные нутриенты: природа биологической ценности - страница №1/1

УДК 602:42:631.571./574:631.576:663.12:663.18

Дрожже - бактериальные нутриенты: природа биологической ценности.

Горин К.В.1, Борисенко Е.Г. 1, Флуер Ф.С. 2, Каночкина М.С. 1, Нгуен Чыонг Занг1, Чан Ван Ти1, Максимушкин А.Ю. 2, Борисенко Е.А. 1, Котлов М.И. 1, Маклецова О.А. 1

1 ГОУ ВПО Московский государственный университет пищевых производств, ФТПМ, кафедра “Биотехнология”

2ФГБУ «НИИЭМ им. Н.Ф. Гамалеи» Минздравсоцразвития России

Аннотация

Из дрожжей и лактобактерий натурального молока построены микробные ассоциации, активно накапливающие биомассу на агропромышленном сырье, изучены процессы биоконверсии этого сырья, взаимодействие культур продуцентов в ходе ферментации и влияние получаемых продуктов на другие микроорганизмы.

Yeast-bacterial nutrients: nature of biological value.

Summary.

From yeast and lactobacteria that had been isolated from native milk were constructed microbial associations that extensively accumulate biomass on agro-industrial raw-material. Were studied processes of bioconversion of this raw-material, producer strain culture interaction and influence of obtained products on another microorganisms.

Введение.

В условиях послеперестроечного развала промышленного животноводства в России импорт высокоценных животных продуктов из-за рубежа превысил все разумные нормы продовольственной безопасности страны. В то же время спад в животноводстве привел к полному разрушению биотехнологической промышленности, производившей в Советском Союзе до 1,5 млн. тонн микробного белка на углеводородах нефти и гидролизатах растительного сырья. Реанимация старых производств микробного белка по многим причинам стала практически нереальной. Для сглаживания белкового дефицита в кормах при реанимации отечественного животноводства, а возможно и восполнения этого дефицита в пище людей нужны новые технологии производства микробных биомасс адекватные современной экономической ситуации. На рис. 1 представлена разработанная нами в МГУПП блок-схема производства микробного белка [1].

В настоящей работе мы попытались оценить в динамике химический состав и микробный пейзаж получаемых по этой технологии новых продуктов, их химический состав, сформулировать представление о возможных механизмах взаимодействия с собственной микрофлорой желудочно-кишечного тракта макроорганизма, в том числе и с патогенными бактериями, то есть проанализировать ценность получаемых микробных культур как потенциальных функциональных продуктов.

Рис. 1. Принципиальная блок – схема дрожже-бактериальной биоконверсии.

Экспериментальная часть. Материалы и методы.

Из натурального молока высших млекопитающих на увлажненных пшеничных отрубях выделяли культуры дрожжеподобных грибов, растущих на этом субстрате. Из этих культур отбирали штаммы, отличающиеся способностью интенсивно накапливать биомассу на различных твердых увлажненных целлюлозосодержащих субстратах в аэробных условиях.

Из этого же молока на плотных агаровых средах выделяли чистые культуры лактобактерий, отбирали штаммы, отличающиеся при совместном выращивании с дрожжами в аэробных условиях способностью предупреждать размножение посторонней бактериальной микрофлоры, незначительным ингибированием роста дрожжей или полным отсутствия такового и интенсивным накоплением бактериальной массы при переводе культуры в анаэробные условия (твердофазно – глубинная ферментация, ТГФ) с формированием специфических органолептических свойств и придания им пробиотических свойств. Наряду со свежевыделенными лактобактериями в разработанном процессе использовали и некоторые стандартные штаммы лактобактерий.

Из использованных культур формировали дрожже – бактериальные ассоциации перспективные для твердофазной и твердофазно – глубинной биоконверсии исходного сырья.

При выполнении работы интенсивность роста дрожжей изучали прямым подсчетом клеток в камере Горяева или высевом их на пластинки агара Сабуро.

Содержание белка определяли по методу Кьельдаля, аминокислотный состав полученных продуктов определяли по ГОСТ 13496.21-87 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье. Методы определения лизина и триптофана» и ГОСТ 13496.22-90 «Корма, комбикорма, комбикормовое сырье, методы определения цистина и метионина» на аминокислотном анализаторе «Биотроник» (ФРГ) в аналитической лаборатории ФГУП «ГОСНИИСИНТЕЗБЕЛОК». Гидролиз проводили 6н HCl. Определение молочнокислых микроорганизмов проводили по ГОСТ 10444.11-89, антимикробную активность используемых культур проводили на газоне тест-культур Bacillus subtilis и Pichia anomala 9a методом наложения агаровых дисков.

Способность полученных дрожже-бактериальных препаратов подавлять рост стафилококков и продукцию ими энтеротоксинов исследовали с помощью модельной микробиологической системы, состоящей из штаммов стафилококков- продуцентов токсина типа А, питательной среды для культивирования стафилококков и дрожже-бактериальных препаратов, полученных методом твердофазного и твердофазно-глубинного культивирования. Определение содержания стафилококковых энтеротоксинов проводили иммуноферментным методом согласно МУК № 4.2.2429-08 [4] с использованием тест-систем [5, 6].

Результаты исследования и их обсуждение.

В связи с тем, что накопление микробной биомассы предложено вести методом ТФФ на увлажненных твердых субстратах, у этого процесса есть определенная опасность инфицирования посторонней микрофлорой. Для предупреждения такого обсеменения дрожжи засеваются совместно с лактобактериями свежевыделенными из натурального молока или с производственными штаммами, например с Lactobacillus acidophilus La5.

Для выяснения роли использованных культур в повышении биологической ценности комплексных дррожже-бактериальных препаратов дрожжевые и бактериальные культуры сначала исследовались отдельно (табл.1). В таблице показана роль дрожжей в протеинизации такого целлюлозосодержащего субстрата как пшеничные отруби.

Таблица 1. Содержание сырого протеина и аминокислотный состав ферментированных отрубей.

Показатель

Отруби

Ферментированные отруби

Относительное изменение, %

Массовая доля

сырого протеина, %



14,8

18,6

+25,7

Состав и содержание аминокислот, % на АСВ

Лизин*

0,52

0,71

+36,5

Гистидин

0,47

0,56

+19,2

Аргинин

1,08

0,97

-10,2

Аспарагиновая кислота

0,92

1,16

+26,1

Треонин*

0,47

0,58

+23,4

Серин

0,59

0,73

+23,7

Глутаминовая кислота

3,28

3,90

+18,9

Пролин

0,84

1,12

+33,3

Глицин

0,75

0,85

+13,3

Аланин

0,67

0,82

+22,4

Цистин

0,30

0,31

+3,3

Валин*

0,72

0,86

+19,4

Метионин*

0,29

0,34

+17,2

Изолейцин*

0,48

0,63

+31,3

Лейцин*

0,92

1,13

+22,8

Тирозин

0,43

0,57

+32,6

Фенилаланин*

0,60

0,80

+33,3

*- незаменимые аминокислоты

При этом после ферментации происходит увеличение эссенциальных аминокислот. По лизину, изолейцину и фенилаланину она составляет более 30%, по треонину, валину, лейцину – прирост несколько меньше. Все это свидетельствует об улучшении химического состава и тем самым о повышении его питательной ценности.

Что касается роли лактобактерий, то их роль в дрожже-бактериальных ассоциациях заключается в ингибировании посторонней бактериальной микрофлоры, одним из типичных представителей которой является Bacillus subtilis. На рисунке 2а видно хотя не очень интенсивное, но все-таки достаточно заметное ингибирование роста вокруг диска культуры Lactobacillus acidophilus La 5, в то время как вокруг дисков с дрожжевыми культурами такового не наблюдается. На рисунке 2б ингибирование роста дрожжей Pichia anomala 9a различными лактобактериями не регистрируется совсем.

а) б)


Рис. 2а Влияние лактобактерий и дрожжей на рост тест-культуры Bacillus subtilis. Рис. 2б Влияние лактобактерий на рост дрожжей.

12, 14 - молочнокислые бактерии, выделенные из натурального молока; S -молочнокислые бактерии, выделенные из сенажа; LKD – молочнокислые бактерии: Lactobacillus lactis subsp. lactis, L. lactis subsp. cremoris; CHN 11 – молочнокислые бактерии: L. lactis subsp. lactis,L. lactis subsp. diacet, L. lactis subsp. cremoris, Leuconostoc mesenteroides.

С целью более глубокого исследования процесса взаимодействия использованных культур дрожжей и лактобактерий на пшеничных отрубях дрожжевая культура Pichia anomala P1 выращивалась совместно с L. acidophilus La5 (рис. 3). Контролем была производственная культура Candida famata T8, выделенная из винодельческого сырья и используемая при производстве БАД “Фервитал” [7].

Рис. 3 Совместное культивирование дрожжей и лактобактерий на пшеничных отрубях.

Из рис. 3 видно, что отселекционированные из натурального молока дрожжи Pichia anomala 9a отличаются заметно большей продуктивностю по биомассе, нежели уже достаточно давно используемые дрожжи Candida famata T8. Но у обоих штаммов мы наблюдаем весьма сходное влияние на них лактобактерий, а именно в процессе совместного их выращивания на твердофазной среде из отрубей лактобактерии практически не подавляют рост дрожжей. Если же твердофазную культуру перевести в глубинную культуру, смешивая ее с жидким углеводистым субстратом (виноградным соком или пивным суслом), то характер взаимодействия дрожжей и бактерий меняется кардинально. В таблице 2 и 3 показана динамика дрожжей и лактобактерий в процессе глубинной фазы их совместного культивирования из которой видно, что дрожжи становится очень хорошим субстратом для развития лактобактерий, количество которых возрастает на несколько порядков.

Таблица 2. Динамика дрожжей и бактерий на винодельческом сырье.



Субстрат твердой фазы

Раствор для глубинного культивирования

Количество клеток, 109/см3




Перед анаэробным культивированием

24 ч

48 ч

72 ч

Виноградная выжимка+пшеничные отруби

Виноградный сок

Дрожжи

0,62

0,2

0,16

0,1

Лактобактерии

0,1

10,0

10,0

100,0

Черная смородина+пшеничные отруби

Виноградный сок

Дрожжи

0,56

0,08

0,06

0,04

Лактобактерии

0,1

10

100

1000

Таблица 3. Динамика дрожжей и бактерий на пивоваренном сырье.

Субстрат твердой фазы

Раствор для глубинного культивирования

Количество клеток, 109/см3




Перед анаэробным культивированием

24 ч

48 ч

72 ч

Пивная дробина+сенная мука

Пивное сусло

Дрожжи

0,51

0,23

0,18

0,15

Лактобактерии

0,1

1

9

12

Пивная дробина+отруби

Пивное сусло

Дрожжи

0,7

0,19

0,11

0,08

Лактобактерии

0,1

2,5

7,6

18

Пивная дробина+рисовая мучка

Пивное сусло

Дрожжи

0,8

0,3

0,13

0,07

Лактобактерии

0,1

27

58

112

Особый интерес представляет процесс взаимодействия новых продуктов с микроорганизмами патогенными и условно-патогенными, играющими определенную роль в развитии пищевых токсикоинфекций, например с токсигенным штаммом Staphylococcus aureus FRI-722, выделенным от больных с пищевыми отравлениями.

В таблице 4 живые и убитые комплексные культуры сравниваются по их влиянию на токсигенный стафилококк со стандартным штаммом дрожжей Saccharomyces boulardii, используемых в лечебно-профилактических мероприятиях в качестве пробиотиков при желудочно-кишечных заболеваниях, вызванных токсигенными бактериями [8].



Таблица 4. Влияние молочнокислых бактерий и дрожжей на рост стафилококка S. aureus FRI-722 и продукцию им энтеротоксина типа А.

№ п/п

Исследуемая проба

Состояние культуры

Количество клеток стафилококка, 1012, КОЕ

Содержание токсина в фильтрате культуры

б/р

1:10

1:50

1:100

1:200

1

Контроль S. aureus

нативная

752

+

+

+ (2.7)

-

-

2

твердофазная культура P. anomala 9a на отрубях

нативная

9

-

-

-

-

-

убитая

113

+

+

+ (2,1)

-

-

3

твердофазная культура S. boulardii на отрубях

нативная

568

+

+ (3.5)

-

-

-

убитая

1608

+

+ (2.3)

-

-

-

4

глубинная культура P. anomala 9a на отрубях с 7% сахарным раствором на 2-ые сутки культивирования

нативная

5

+ (2,8)

-

-

-

-

убитая

648

+

+

+

+ (6)

-

5

глубинная культура S. boulardii на отрубях с 7% сахарным раствором на 2-ые сутки культивирования

нативная

3

+

+

+

+ (2)

-

убитая

11

+

+

+

+

+ 8,6

5

глубинная культура P. anomala 9a на отрубях с 7% сахарным раствором на 5-ые сутки культивирования

нативная

-

-

-

-

-

-

убитая

2000

+

+

+

+ (5)

-

5

глубинная культура S. boulardii на отрубях с 7% сахарным раствором на 5-ые сутки культивирования

нативная

1

+

+

+

+

+ 3,9

убитая

5

+

+

+

+

+ 3,5

Из данных этой таблицы видно, что биомасса дрожжей S. boulardii как живых, так и убитых, а также биомасса нашей комплексной дрожже-бактериальной культуры является стимулятором роста стафилококка и его токсинобразования, а четкое ингибирование роста и токсинобразования у культуры стафилококка наблюдается только под влиянием живой комплексной культуры Pichia anomala 9a + Lactobacillus acidophilus La 5 и отсутствует у культур инактивированных. На основании этих данных напрашивается вывод, что все-таки настоящим ингибитором стафилококка являются лактобактерии. Этот факт сам по себе очень важен, так как отвечает на вопрос нужно ли инактивировать применяемые нами культуры в конечном продукте или они в этих продуктах должны оставаться живыми. Реальная возможность обеспечить поступление живых биологически активных микроорганизмов создают напитки и жидкие корма. В то же время остающиеся после отделения жидкой фракции твердый остаток также будет весьма интересной добавкой к кормам, особенно для дигастричных животных. Хотя белка в нем будет заметно меньше (8-10%), но в нем остается основная масса неутилизированных нашей ассоциацией полисахаридов и заметные количества микроорганизмов, которые могут активно участвовать во вторичном пищеварении и играть роль биокорректоров желудочно–кишечных биоценозов. При этом остающиеся дрожжи скорее всего будут играть роль “кормилок” для облигатной микрофлоры желудочно-кишечного тракта, а лактобактерии реализуют присущую им антагонистическую активность по отношению к патогенной и условно-патогенной микрофлоре.

Выводы.


1. Натуральное молоко млекопитающих представляет собой перспективный источник дрожжей и лактобактерий, хорошо ассоциируемых и способных интенсивно расти на твердофазных питательных средах, причем роль дрожжей на этапе твердофазного культивирования в основном состоит в накоплении микробной биомассы, а роль лактобактерий в защите растущей культуры от посторонней микрофлоры.

2. В ходе твердофазного культивирования дрожже-бактериальных ассоциаций ингибирующее влияние лактобактерий на дрожжи незначительно. Смешивание твердофазных дрожже-бактериальных культур с жидкими сахаристыми субстратами превращает процесс в твердофазно-глубинную ферментацию при которой за счет разрушающихся дрожжей происходит интенсивное накопление лактобактерий и их метаболитов и формируются специфические органолептические свойства получаемых продуктов.

3. Получаемые в ходе процесса продукты отличаются повышенным содержанием белка и аминокислот и способностью ингибировать токсинобразование у патогенных стафилококков, что позволяет отнести новые продукты в категорию функциональных.

4. Функциональные свойства дрожже-бактериальных нутриентов максимально выражены в продуктах, содержащих живую микрофлору, причем дрожжевая часть играет роль нутриента и стимулятора роста других микроорганизмов, а лактобактериальная ответственна за ингибирование ряда микроорганизмов, в том числе патогенных.

Список литературы:

1.Е.Г. Борисенко, К.В. Горин. Альтернативное производство продовольствия в условиях кризиса. Пищевая промышленность, №6, 2009 г.

2. Доронин А.Ф., Шендеров Б.А. Функциональное питание. – М.: ГРАНТЪ, 2002. – 296 с.

3. Дроздова Т.М. Физиология питания. Новосибирск, 2007.- 352 с.

4. Тутельян В. А, Шевелева С.А, Ефимочкина Н.Р. и др. Методические указания.- М.: МУК 4.2.2429-08.

5. Акатова А.К. Тест-система иммуноферментная для определения стафилококкового токсина типа А /А.К. Акатова, Ф.С. Флуер, Г.В. Михеева, И.П. Павлова, К. JI. Шаханина, Е.В. Бобкова, А.И Новиков, Н.В. Мельников //ВФС. 42-235. ВС. 89- 1989.


6. Акатова А.К. Тест-система иммуноферментная для определения стафилококкового токсина типа В /А.К. Акатова, Ф.С. Флуер, Г.В. Михеева, К. Л. Шаханина, Е.В. // ВФС. 42-236. ВС. 89 1989.

7. Солдатова С.Ю. Разработка технологии биологически активного полуфабриката пищи и корма на основе растительного сырья и дрожжей. Дис…к.т.н. – М., 2004. – 170 с.



8. Е.Б. Авалуева, Е.И.Ткаченко, Е.В. Сказываева, С.И. Ситкин / Применение Энтерола в клинической практике // Новые Санкт-Петербургские врачебные ведомости – 2010.- №1 – С.40-42.






Семья должна заботиться, чтобы человек отвечал требованиям общества, какие были 20 лет назад, улица — требованиям сегодняшним, школа — требованиям, какие будут через 20 лет. Сейчас хуже всего делает свое дело школа. Михаил Гаспаров
ещё >>