Влияние водного экстракта Chamerion angustifolium L. на биохимическую активность бифидобактерий

В настоящее время наиболее изученным и практически реализованным направлением поддержания микробиома человека и животных на оптимальном уровне является использование для этих целей микробных препаратов на основе живых микроорганизмов - представителей нормальной микрофлоры пищеварительного тракта [1, 2]. Многолетние наблюдения за лечебной и профилактической активностью пробиотиков показали, что наименьшими побочными эффектами при их длительном применении обладают бифидобактерии. Это дает основание использовать бифидосодержащие пробиотики для систематического применения людьми всех возрастов вне зависимости от их физического или патологического состояния [3, 4, 5]. Для улучшения технологических и функциональных характеристик пробиотиков на основе бифидобактерий является перспективным использование пребиотических субстанций на основе растительного сырья, повышающих их биохимическую активность и лечебно-профилактические свойства.

Особый интерес представляют растения, оказывающие влияние не только на бифидобактерии, но и на организм человека. Среди растений заслуживает внимания кипрей узколистный Chamerion Angustifolium L., издавна применяемый в народной медицине и содержащий в своем составе богатый набор биологически активных веществ.

В народной медицине успешно используются противомикробные свойства кипрея для лечения инфекций желудочно-кишечного тракта. Chamerion Angustifolium L. оказывает выраженное обволакивающее и вяжущее действие, поэтому растение рекомендуется использовать при патологиях пищеварительного тракта - гастрите, колите, язвенной болезни [7].

Наиболее важными для слизистой кишечника специфическими функциями пробиотических микроорганизмов является продуцирование ими в процессе своей жизнедеятельности субстратов летучих жирных кислот, аминокислот, а также микронутриентов, таких как витамины, антиоксиданты, антимутагенные вещества и др.

В связи с этим одним из актуальных направлений современной биотехнологии является создание БАД нового поколения на основе синергизма пробиотических микроорганизмов и растительного сырья, что позволит значительно повысить функциональные свойства биопрепаратов.

Цель исследования - изучить влияние водного экстракта Chamerion Angustifolium L. на биохимическую активность бифидобактерий.

Материалы и методы

Объектами исследований были водный экстракт кипрея узколистного, штамм Bifidobacterium longum B379М и Bifidobacterium adolescentis DSM 283, полученные из Всероссийской коллекции микроорганизмов ФГУП ГосНИИ «Генетика», активизированные биотехнологическим методом, разработанным ВСГУТУ.

Бактерии выращивали на питательной среде на основе молочной сыворотки с внесением ростовых компонентов [8].

При проведении экспериментальных исследований часть сыворотки заменяли на водный экстракт Chamerion Angustifolium L.

Для приготовления экстрактов кипрея узколистного применяли общепринятую рецептуру: на 200 мл воды использовали 10 г сухого растительного сырья, нагревали при температуре 100 °С в течение 15 мин. Осадок отделяли путем фильтрования через бумажный фильтр.

Бифидобактерии культивировали при 37 °С в колбах объемом 250 мл. В качестве инокулята использовали культуры бифидобактерий стационарной фазы роста, выращенные на сывороточной среде. Инокулят вносили в количестве, дающем начальную оптическую плотность суспензии 0,536.

О росте биомассы судили по изменению оптической плотности при длине волны 580 нм. Количество жизнеспособных клеток бифодобактерий определяли методом предельных разведений на среде ГМК по ТУ 10-02-02-789-192-95.

Все опыты проводили в трехкратной повторности. Полученные данные обрабатывали с использованием пакета статистических программ Excel.

Результаты исследований

В первой серии опытов изучено влияние водного экстракта кипрея узколистного на наращивание биомассы и количество клеток бифидобактерий Bifidobacterium adolescentis DSM.

Результаты исследований представлены на рисунах 1, 2.

Рисунок 1 – Влияние различных доз водного экстракта Chamerion Angustifolium L. на наращивание биомассы Bifidobacterium adolescentis DSM 283

Из данных, представленных на рисунке 1, видно, что при внесении 20% экстракта кипрея наблюдается интенсивное наращивание биомассы, о чем свидетельствует значительное повышение оптической плотности от 0,52 до 0,73. Дальнейшее увеличение концентрации кипрея до 30% приводит к некоторому снижению прироста биомассы, а при концентрации 40% наблюдается задержка роста биомассы. При этом количество жизнеспособных клеток бифидобактерий через 15 ч культивирования при концентрации 20% составляет 10⁹ КОЕ в см³, а с увеличением концентрации до 30% - 10¹⁰ КОЕ в см³ (см. рис. 2):

■ Контроль

■ 20%

■ 30%

■ 40%

Рисунок 2 – Влияние водного экстракта Chamerion Angustifolium L. на рост бифидобактерий Bifidobacterium adolescentis DSM 283

Бифидогенные свойства водного экстракта кипрея обусловлены, вероятно, наличием в его составе полисахаридов, слизей, клетчатки, в большом количестве витамина С, дубильных веществ, пектина и др.

Но вместе с тем следует отметить, что бифидогенные свойства экстракта действуют до определенной концентрации 30% в питательной среде. Отмечено, что при дальнейшем повышении концентрации до 40% начинают превалировать его бактерицидные свойства, что приводит к задержке роста бифидобактерий. Необходимо подчеркнуть, что такая же динамика ранее получена при исследовании бифидобактерий B. longum B379М.

В следующей серии опытов изучено влияние экстракта кипрея на биохимическую активность бифидобактерий B. adolescentis DSM 283 и B. longum B379М, взятых в соотношении 1:1, при совместном культивировании. Результаты исследований представлены на рисунах 3, 4.

Рисунок 3 – Влияние водного экстракта Chamerion Angustifolium L. на наращивание биомассы при совместном культивировании Bifidobacterium adolescentis DSM 283 и Bifidobacterium longum B379М

Данные, представленные на рисунке 3, показывают, что повышение концентрации кипрея от 20 до 30 % приводит к пропорциональному ускорению наращивания биомассы в сравнении с контролем. Максимальный стимулирующий эффект отмечен при внесении 30 % экстракта кипрея.

Интересным является тот факт, что при повышении концентрации экстракта до 40 % прирост биомассы замедляется и оптическая плотность составляет 0,922, тогда как при концентрации 30 % она составляет 0,971, что является подтверждением бактерицидных свойств кипрея.

Следует отметить, что интенсивное наращивание биомассы сопровождается активным ростом бифидобактерий. Было обнаружено, что количество жизнеспособных клеток бифидобактерий в конце культивирования составляет 1011 КОЕ в см3, что свидетельствует о повышении биохимической активности бифидобактерий при совместном культивировании.

Контроль

20%

30%

40%

Рисунок 4 – Влияние водного экстракта Chamerion Angustifolium L .

на рост Bifidobacterium adolescentis DSM 283 и Bifidobacterium longum B379М при совместном культивировании

Выводы

В результате проведенных исследований подобрана оптимальная концентрация кипрея 30% в питательной среде, стимулирующая рост бифидобактерий B. adolescentis DSM 283 и B. longum B379М при совместном культивировании и позволяющая получить биомассу с высоким количеством жизнеспособных клеток.

Установлено, что водный экстракт кипрея сочетает как бифидогенные, так и бактерицидные свойства, которые необходимо учитывать при разработке питательных сред для культивирования пробиотических микроорганизмов.