Разработка питательной среды на основе соевой сыворотки для культивирования бифидобактерий

В странах Востока соя давно заменяет продукцию животноводства, из нее готовят сыр, творог, молоко, сухие растительные сливки. Соевое молоко – уникальный продукт растительного происхождения, поскольку содержит большое количество водорастворимых белков альбуминов и псевдоглобулинов, являющихся источником незаменимых аминокислот, таких как лизин, валин, метионин и др.

По количеству липидов соевое молоко сопоставимо с полужирным коровьим. Основная их часть – ненасыщенные жирные кислоты, необходимые для здоровья человека. По содержанию витамина РР, железа и калия соевое молоко превосходит молоко животного происхождения. За счет наличия таких веществ, как лецитин и изофлавоны, которые приносят большую пользу для здоровья человека, употребление этого напитка благоприятным образом сказывается на общем состоянии человека.

Углеводы в сое представлены растворимыми сахарами – глюкозой, фруктозой, сахарозой, гидролизуемыми полисахаридами – крахмалом и нерастворимыми структурными полисахаридами – гемициллюлозой, пектиновыми веществами. Особый интерес представляют олигосахара сои – рафиноза и стахиоза, так как являются необходимым субстратом для полноценного функционирования микрофлоры кишечника.

Поскольку соевое молоко характеризуется полным отсутствием лактозы, оно является незаменимым продуктом детского питания в случае возникновения аллергических реакций, связанных с непереносимостью молочного сахара – лактозы, вызванных отсутствием или снижением активности лактазы в слизистой кишечника. Лактазная недостаточность также сопровождается дисбактериозом, препятствующим формированию нормального биоценоза в кишечнике, и тем самым требует адекватной профилактики и коррекции препаратами пробиотической направленности.

На основании вышеизложенного была изучена возможность применения соевой сыворотки при приготовлении питательной среды для производства гипоаллергенного бактериального концентрата бифидобактерий.

Цель работы – разработать питательную среду на основе соевой сыворотки для культивирования бифидобактерий.

Материалы и методы исследований

Экспериментальные исследования проводились в лаборатории малого инновационного предприятия (МИП) «Бифивит» при ФГБОУ ВО «Восточно-Сибирский государственный университет технологии и управления».

Объектом исследований служил Bifidobacterium longum DK-100, полученный из Всероссийской коллекции промышленных микроорганизмов ФГУП ГосНИИ «Генетика», активизированный биотехническим методом, разработанным в ВСГУТУ.

Для культивирования бифидобактерий применяли питательную среду на основе соевой сыворотки с добавлением буферных солей, пептона и агара. Соевую сыворотку готовили из соевого молока, для этого на 1 л воды брали 90 г соевой муки и кипятили в течение 10 мин. В приготовленное соевое молоко вносили хлористый магний и отделяли сыворотку от образовавшегося сгустка. Из полученной сыворотки готовили три образца питательной среды, рассматривая следующие соотношения сыворотки и воды: 100:0; 70:30 и 50:50.

Для определения кинетических параметров анализировали кривые роста бактерии в координатах А 490 -Т, где А 490 -ОП культуральной жидкости при 490 нм; Т – время культивирования. Удельную скорость роста µ находили как тангенс угла наклона прямой в координатах ln А 490 –Т. Измерения оптической плотности проводили на KF-77 при λ=490 нм.

Определение количества клеток бифидобактерий проводили методом предельных разведений на среде ГМК по ТУ 10-02-02-789-192-95.

Результаты исследований

Для оценки влияния соевой сыворотки на рост бифидобактерий сравнивали средние удельные скорости роста культур (µ ср. ), рассчитанные на отрезке фаз экспоненциального роста бактерий при температуре культивирования 37 ° С. Контролем служил бактериальный концентрат бифидобактерий на основе творожной сыворотки. Результаты представлены на рисунке 1.

Из рисунка 1 видно, что с увеличением концентрации соевой сыворотки повышается удельная скорость роста бифидобактерий, максимальная скорость роста наблюдается в питательной среде, приготовленной на основе соевой сыворотки.

В процессе культивирования проводили количественный учет клеток бифидобактерий в питательных средах, содержащих вышеуказанные концентрации соевой сыворотки. Результаты исследований представлены на рисунке 2.

Рисунок 1 - Влияние различных доз соевой сыворотки на скорость роста бифидобактерий

Время,ч

□ контроль ж 50% соевой сыворотки в 70% соевой сыворотки ■ 100% соевой сыворотки

Рисунок 2 - Влияние дозы соевой сыворотки на рост клеток бифидобактерий

Из рисунка 2 видно, что наибольшее количество жизнеспособных клеток бифидобактерий наблюдается в питательной среде на основе соевой сыворотки и составляет 2·1012 КОЕ в 1 см3, что на порядок выше, чем в средах с концентрацией соевой сыворотки 70 и 50%.

Согласно полученным данным можно сделать вывод о том, что максимальная скорость роста и количество клеток бифидобактерий отмечены на питательной среде на основе соевой сыворотки.

Далее проводились исследования по подбору оптимальной дозы глюкозы. Результаты исследований представлены на рисунке 3.

Концентрация глюкозы, %

Рисунок 3 – Влияние дозы глюкозы на рост бифидобактерий

Из данных, приведенных на рисунке 3, видно, что максимальная скорость роста клеток бифидобактерий наблюдается при внесении 1% глюкозы. Дальнейшее увеличение дозы приводит к незначительному снижению удельной скорости роста. При этом количество жизнеспособных клеток бифидобактерий составляет 3·1012 КОЕ в 1 см3.

По результатам исследований был установлен состав питательной среды для производства бактериального концентрата на основе соевой сыворотки, представленный в таблице.

Таблица

Состав питательной среды для наращивания биомассы бифидобактерий

Компоненты	Количество, г
Соевая сыворотка Глюкоза Магний хлористый Натрий лимоннокислый трехзамещенный Калий фосфорнокислый однозамещенный Аскорбиновая кислота Пептон Агар микробиологический	1000 10 0,3 1,0 0,5 0,1 5,0 0,8

Выводы

В результате проведенных исследований разработана питательная среда на основе соевой сыворотки для производства бактериального концентрата. Установлено, что олигосахариды соевой сыворотки стимулируют рост бифидобактерий и повышают их удельную скорость роста.