Исследование аминокислотной активности лакто- и бифидобактерий в процессе ферментации

Нормофлора человека в результате многообразия клеточного метаболизма бактерий различных групп и штаммов, входящих в ее состав, выполняет многообразные функции в морфогенезе и деятельности различных систем организма человека. В данных процессах участвуют ферменты, витамины, гормоны, экзо- и эндотоксины, а также различные соединения, обладающие биологической активностью, продуцируемые индигенной микрофлорой, населяющей различные биотопы хозяина. Установлены факторы, негативно, влияющие на численность и активность микробиоты, а также отрицательные последствия дисбактериозов:   ослабление иммунного статуса организма, нарушение кроветворения, снижение детоксикационной функции кишечника, трансформация проканцерогенных веществ в канцерогенные, повреждение слизистой кишечника с последующим перерождением в опухолевые клетки [1–5]. Доказанное важное значение лакто- и бифидобактерий в гомеостазе и поддержании здоровья организма человека определяет актуальность разработки новых технических и технологических решений в области проектирования продуктов питания [6]. В настоящее время обогащение пищевых продуктов пробиотическими микроорганизмами превышает концентрации, ранее принятые стандартами по производству кисломолочной продукции – 106 КОЕ/мл. В настоящее время пищевая промышленность представляет ассортимент продуктов, содержащих 107–109 КОЕ/мл – «Бифишка», «Нарине», «Нарине форте», разработана линейка продуктов – бактериальных концентратов, содержащих не менее 109 КОЕ/мл лакто- и бифидобактерий, полученных на основе заквасок прямого внесения – консорциумов микроорганизмов производства ООО «Биопродукт»: «Бифилюкс», «Иммуно-лакт», «Лактиналь», «Биоматрикс». Достижение указанных концентраций бактерий в активной форме приводит к возрастанию массовой доли белка в продукте и изменению его аминокислотного состава. Накопление аминокислот бактериального происхождения является важным критерием для оценки количества продуктов микробного биосинтеза – биологически активных веществ, продуцируемых бифидофлорой. Исследование изменений аминокислотного состава и оценка биологической ценности молочных ферментированных продуктов с высоким содержанием биомассы пробиотической микрофлоры – актуальная научная задача.

Цель данной работы – исследование процесса накопления аминокислот в результате ферментации молока консорциумом бифидобактерий, состоящим из Bifidobacterium bifidum , Bifidobacteriumlongum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4 и лактобактериями Lactobacillus casei rhamnosus .

Материалы и методы

Ферментацию молока с исходной титруемой кислотностью 19^о Т осуществляли консорциумом бифидобактерий Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4 или Lactobacillus casei rhamnosus при температуре 38–40 °С в течение 12–16 часов до достижения титруемой кислотности 85–100 °Т, образования плотного геля и накопления биомассы бифидобактерий или лактобактерий до концентраций не менее 10⁹ КОЕ/г. Массовую долю белка определяли методом Къельдаля, аминокислотный состав ферментированных систем определяли методом ионообменной хроматографии с помощью жидкостного хроматографа Shimadzu LC-20 Prominence.

Результаты и обсуждение

В результате проведенной ферментации исследуемых систем было установлено увеличение массовой доли белка в продукте, что свидетельствует о накоплении белков бактериального происхождения – для консорциума бифидобактерий – в количестве 1%, для лактобактерий в количестве – 0,2%.

Изменение аминокислотного состава по незаменимым и заменимым аминокислотам для исследуемых консорциумов представлено на рисунках 1–4.

Из экспериментальных результатов, представленных на рисунках 1–4, видно, что изменение профиля аминокислот специфично для исследуемого консорциума бифидобактерий и для исследуемого штамма лактобактерий, что свидетельствует об уникальной метаболической активности исследуемых микроорганизмов в процессе ферментации.

Сравнительный градиент изменения концентраций отдельных аминокислот отражен на рисунке 5.

Изменение аминокислотного профиля исследуемых ферментированных систем влечет изменение не только их функциональных свойств, исследование которых затруднительно вследствие многообразия корректируемых функций, но и изменение биологической ценности ферментированных продуктов (таблица 1).

опыт / exp    контроль / control

Рисунок 1. Содержание незаменимых аминокислот в молочной среде, ферментированной консорциумом

Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4

Figure 1. The content of essential amino acids in breast environment, fermented consortium Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4

Рисунок 2. Содержание незаменимых аминокислот в молочной среде, ферментированной штаммом Lactobacillus casei rhamnosus

Figure 2. The content of essential amino acids in the medium of lactic fermented strain Lactobacillus casei rhamnosus

Рисунок 3. Содержание заменимых аминокислот в молочной среде, ферментированной консорциумом Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4

Figure3. The content of amino acids in breast environment, fermented consortium Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4 Ошибка! Закладка не определена.

Рисунок 4. Содержание заменимых аминокислот в молочной среде, ферментированной штаммом Lactobacillus casei rhamnosus

Figure 4. The content of amino acids in the milk medium fermented strain Lactobacillus casei rhamnosus

Рисунок 5. Профиль изменения количества аминокислот при ферментации консорциумом Bifidobacterium bifi-dum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4

Figure 5. Profile change number of amino acids in the fermentation consortium Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidumY-4

Рисунок 6. Профиль изменения количества аминокислот при ферментации штаммом Lactobacillus casei rhamnosus

Figure 6. Profile change number of amino acids in the fermentation of a strain of Lactobacillus casei rhamnosus

Таблица 1

Аминокислотный скор ферментированных продуктов

Table 1

Amino acid swift fermented products

Незаменимые аминокислоты / Essential amino acids	Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidumY-4	Lactobacillus casei rhamnosus	Контроль Control
	Опыт experiment	Опыт experiment
Треонин / Threonine	109,6	107,5	82,5
Валин / Valine	103,2	102,8	77,2
Изолейцин / Isoleucine	105,2	105,7	82,8
Лейцин / Leucine	139,4	137,2	108,1
Лизин / Lysine	146,5	141,0	115,6
Триптофан / Tryptophan	80,0	79,0	70,0
Метионин + цистеин / Methionine + Cysteine	73,1	82,6	52,3
Фенилаланин + тирозин / Phenylalanine + tyrosine	164,3	158,2	127,2

Полученные результаты свидетельствуют, что в результате ферментации консорциумом бифидобактерий Bifidobacterium bifi-dum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis или штаммом Lactobacillus casei rhamnosus происходит неравномерное накопление аминокислот, входящих в состав синтезируемых микроорганизмами веществ белковой природы, обладающих различной биологической ценностью и функциональным воздействием на организм.

При ферментации Bifidobacterium bifidum , Bifidobacterium longum , Bifidobacterium adolescentis , Bifidobacterium bifidum Y-4 установлен преимущественный синтез таких аминокислот как: треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, лизин, триптофан, аспарагиновая кислота + аспарагин, серин, глутаминовая кислота + глутамин, тирозин, гистидин, аргинин, пролин.

При ферментации Lactobacillus casei rhamnosus : треонин, валин, метионин, изолейцин, лейцин, фенилаланин, лизин, триптофан,