Субстратный способ определения суммарной ферментативной активности лактобактерий

В современном ритме жизни организм человека подвергнут различным неблагоприятным техно-, био- и социогенным факторам, которые негативным образом сказываются на состоянии здоровья. Широко распространенным заболеванием является нарушение микробиоценоза, который играет значительную роль в патогенезе различных заболеваний [1, 2]. Лактобактерии как важнейшие представители нормального микробиоценоза человека давно и широко применяются для коррекции дисбиозов кишечника и родовых путей [3].

Организация массового производства пробиотиков в виде порошков связана с решением ряда технологических проблем, обусловленных спецификой физических свойств лиофилизированной бактериальной массы [4]. Поэтому разработка методов контроля качества биотехнологических процессов готовой продукции является актуальной задачей.

В настоящей работе предлагается использовать ранее разработанный субстратный способ [5] для кондуктометрического определения суммарной ферментативной активности лиофилизированной биомассы лактобактерий. При внесении в анализируемую культуральную среду субстрата, например, моно-или дисахарида, который легко поглощается культурой и претерпевает ферментативное расщепление, происходит активизация различных биохимических превращений, электропроводность культуральной среды изменяется за счет образования электрохими-46

чески активных веществ [6]. Конечным продуктом метаболизма этих грамположительных неподвижных бактерий является D- и L-молочная кислота. Электрические свойства субстратов и продуктов метаболизма отличаются, следовательно, электропроводность анализируемой культуральной среды изменяется пропорционально скорости ферментативных превращений.

Цель работы – исследование суммарной ферментативной активности лиофилизированной биомассы лактобактерина субстратным способом.

МАТЕРИАЛ И МЕТОДЫ

Для определения электропроводности использовали стандартный кондуктометр.

Для экспериментов использовали лиофилизированный препарат «Лактобактерин сухой» производства филиала ФГУП «НПО «Микроген» МЗ РФ г. Томск НПО «Вирион». Препарат хранили при температуре не выше 10°С.

Содержимое флакона (5 доз) разводили в 15 мл дистиллированной воды комнатной температуры, в 1 мл образца содержится (0,7-1,3) х 10 9 живых лактобактерий.

В качестве субстратов были выбраны следующие углеводы: глюкоза, фруктоза, сахароза, лактоза, арабиноза. В качестве основных продуктов ферментации глюкозы, фруктозы соответственно выступают: углекислота, манит и молочная кислота [7]. Изменение электропроводности культуральной среды фиксировали через каждые 15 с в течение 900 с. Субстрат вносили в анализируемый образец через 300 с.

Для исследования жизнедеятельности лактобактерий в молоке, в колбы с 240 мл молока добавляли лиофилизат лактобактерина сухого и плотно закрывали крышкой. Анализируемый образец содержал не менее 1,25 x 10 8 живых лактобактерий. Колбы с анализируемым образцом хранили при температуре не выше 10°С. Суммарную ферментативную активность по глюкозе [5] определяли 1 раз в сутки в течение 8 дней.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

Cуммарная ферментативная активность лактобактерий по отношению к субстратам углеводного типа.

Скорость утилизации и метаболизм клетками субстрата зависит от видовых и биохимических свойств лактобактерий и природы субстратов. На рисунке 1 представлены изменения суммарной ферментативной активности исследованного препарата лактобактерий при внесении субстратов углеводного типа. Как видно из представленных данных, наибольшая скорость ферментативного расщепления наблюдается при утилизации глюкозы и фруктозы. Этот результат можно объяснить тем, что продуктом метаболизма глюкозы являются угольная и молочная кислоты, которые значительно изменяют электропроводность анализируемой культуральной среды

Рис. 1. Суммарная ферментативная активность лактобактерий по различным субстратам за время эксперимента. Утилизация дисахаридов (сахароза, лактоза) протекает с меньшей скоростью.

Суммарная ферментативная активность (СФА) лактобактерий по различным субстратам отличается и имеет хорошую воспроизводимость (не более 5%). Таким образом, совокупность СФА по различным субстратам может быть использована для идентификационного параметра препарата «Лактобактерин сухой».

Исследование жизнедеятельности лактобактерий в молоке.

Для выяснения возможности мониторинга контроля качества кисломолочных продуктов нами была исследована жизнедеятельность лактобактерий в модельной молочной среде по глюкозе (рис. 2).

Рис. 2. Зависимость изменения скорости электропроводности в процессе жизнедеятельности лактобактерий в молоке при внесении глюкозы

Полученные результаты позволяют сделать вывод о том, что предложенный кондуктометрический субстратный способ пригоден для экспресс-контро-ля качества кисломолочных продуктов, содержащих лактобактерии.

Таким образом, предложен экспресс-метод, позволяющий определить суммарную ферментативную активность (СФА) лактобактерий по отношению к субстрату. Совокупность СФА по различным субстратам является идентификационной характеристикой анализируемой культуры. Метод представляет собой ценность для пищевой промышленности и биотехнологии. С помощью предложенного метода можно производить контроль качества продуктов или полупродуктов.