Введение к работе
Лактобактерии относятся к большой группе микроорганизмов, широко распространенных в природе, способных расти в различных условиях окружающей среды (Банникова Л.А., 1987; Коршунов В.М, 2000: Batisal S., 2001; Gopal P.. 2001; Ogawa M., 2001). Они являются важнейшими компонентами микробных сообществ различных биотопов окружающей среды и живого организма. Молочнокислые бактерии встречаются в почве, сосредотачиваясь вокруг корневой системы растений (Квасников Е.И.. Сумневнч М.Г., 1953; Богданов В.М., 1959). Их высевают из молока, молочных продуктов, кефирных грибков, муки, цветов, растений, ягод, фруктов и овошей (Богданов В.М., Пятнииына И.Н., 1959; Лу-ковникова Л.А.. 1965; Банникова Л.А., 1970; Талачкене Р.И., 1970; Чужова З.П., 1970; Сагындыкова С.З.. 1990).
Исследователи солидарны в мнении о том, что именно микробы молочнокислого брожения играют ведущую роль в обеспечении устойчивого мнкробиоце-ноза и, связанных с ним, многочисленных жизненно важных функций в организме человека, животных, птиц и даже насекомых (Банникова Л.А., 1937; Коршунов В.М., 2000; Бухарина О.В., 2006; Хавкнн А.И.. 2006).
Нарушение качественного и количественного состава лактобактернй, вплоть до их полного исчезновения, является одним из обших признаков дисбактерио-за живой системы, независимо от его причин. Доказано, что недостаток лак-тофлоры является причиной снижения колонизационной резистентности кишечника другими микроорганизмами, в частности энтеро-бактериями, бифидо-бактериями и другими (Блохнна И.Н., Дорофейчук В.Г., 1979; Красноголовец В.Н., 1979; Пинегин Б.В., 1984; Барзашка-Попова ЄН., 1990; Гребенев А.Л., Мягкова Л.П., 1994; Барановский А.Ю., Кондрашнна Э.А., 2000; Петенко А.И., Ярошенко В.А., Кошаев А.Г., 2003; Овод А.С.. 2005).
В связи с высокой метаболической активностью лактобактернй, их антагонистическими и антибиотическими свойствами, а также высокой адгезивностью по отношению к тканям организма, эти микроорганизмы все чаше рассматривают, как основной компонент лекарственных препаратов, БАД и пищевых продуктов, которые обладают про биотическим, иммуномодулируюшнм и пре-биотнческнм действием (Конькова Н.К., 2002; Чнстохнна Л.П., 2004; Молохова Е.И. и др., 2006; Хавкин А.И., 2006).
Разработка таких препаратов и продуктов сопряжена, прежде всего, с выделением из различных биологических объектов и окружающей среды, идентификацией и поддержанием высокоактивных и стабильных культур молочнокислых бактерий, а также с созданием оптимальных условий для наращивания бакмассы в достаточном количестве. Успех этих манипуляций связан с процессом культивирования, определяющимся, прежде всего, качеством питательных сред. Лактобактернй являются ауксотрофными организмами и поэтому чрезвычайно требовательны к искусственным питательным средам (Степаненко П.П.. 2005). Несмотря на то, что для лабораторного и промышленного культивирования лактобактернй в микробиологии известны и широко используется целый ряд питательных сред на основе молока, дрожжевого гидролнзата и печеночного экстракта, растительных объектов и др. (Арнстовская Т.В.и др.. 1962; Нетру-
сов А.И. и др., 2005; Дзержинская И.С., 2008), появились мнения о снижении их свойств, связанных с ухудшением качества сырьевых субстанций вследствие экологических, эпизоотических и антропогенных проблем (Панова Н.В., 2006: Waguespack М., 1986; Corrigan P.J.. Seneviratna P., 1989). К недостаткам известных питательных сред можно отнести и краткий срок хранения основы, изготовленной нз молочного сырья, (Конькова Н.К., 2002), а также технологические трудности и дополнительные затраты при изготовлении некоторых компонентов для таких сред, как MRS, среда с Твин-80 и другие (Банникова Л.А., 1975).
Вышеизложенное обусловливает необходимость изыскания новых доступных и экономически оправданных компонентов, использование которых позволит усовершенствовать имеющиеся и разработать новые эффективные питательные среды для молочнокислых бактерий, а также обусловит перспективы получения на их основе пребиотиков с лактогенным эффектом.
В связи с этим тематика исследований по изучению эффективности использования гндролизатов нз нетрадиционного сырья природного происхождения в питательных средах для культивирования лактобактерий представляется актуальной и своевременной.
Цель исследования: разработка новых гндролизатов на основе нетрадиционного сырья природного происхождения и изучение их лактогенных свойств.
Для достижения пели были поставлены следующие задачи.
-
Подобрать нетрадиционное сырье природного происхождения с учетом питательных потребностей лактобактерий.
-
Отработать технологию получения гндролизатов из используемого нетрадиционного сырья природного происхождения и изучить их физико-химические свойства.
-
Испытать новые гидролизаты в качестве стимулирующих компонентов питательных сред при культивировании -лактобактерий.
-
Изучить влияние полученных гндролизатов на микрофлору кишечника, в том числе лактогенный эффект, на белых крысах .линии «Внстар».
-
Дать сравнительную оценку экономической эффективности разработанных питательных сред хля культивирования лактобактерий.
Научная новизна исследования. Впервые теоретически и экспериментально обоснован выбор нетрадиционного сырья для получения гндролизатов с целью их использования в качестве стимулирующих добавок к питательным средам для культивирования лактобактерий.
Отработана модификация технологии получения новых гндролизатов из тибетского молочного гриба и каллизии душистой, заключающаяся в поэтапном добавлении набора ферментов, что позволило добиться высоких показателей качества (аминный азот и сухой остаток) и обусловило преимущества ферментативных гндролизатов над кислотными.
Впервые изучен химический состав трех ферментативных гндролизатов (ФГ) из тибетского молочного гриба (ТМГ), каллнзни душистой (КД) и молок лососевых рыб (NOP) и доказано, что в них, в различных качественных и количественных отношениях, присутствуют многочисленные биологически активные
вещества (белки, углеводы, органические кислоты, микро- и макроэлементы), необходимые для роста и развития лактобактерий.
Впервые на примере Lactobacillus plantamm SP-A3, Lactobacillus fermentum 90T-C4 н Lactobacillus acidophilus ЕР SI 7/402, при их культивировании на модификациях МРС-среды и агара Хоттингера, доказана возможность использования ферментативных гидролизатов из тибетского молочного гриба, каллизнн душистой и молок лососевых рыб в качестве стимуляторов роста и предложена рецептура питательных сред хтя лактобактерий.
Разработана новая питательная среда для культивирования лактобактерий на основе ферментативного гидролизата из капусты (ФГК) с использованием ферментативного гндролизата из колоний и молочного настоя тибетского молочного гриба (ФГКТМГМН) в качестве стимулирующего компонента.
Доказана экономическая эффективность применения новых питательных сред по сравнению с МРС-средой и агаром Хоттингера.
Приоритетность выполненных исследований подтверждена положительными решениями о выдаче патентов на изобретения по заявкам № 2009140531 «Питательная среда для культивирования лактобактерий» и № 2009149506 «Способ получения ферментативного гндролизата из капусты и питательная среда для культивирования лактобактерий на его основе». Результаты испытаний положены в основу патентного поиска по заявке Хй 2009120982 «Способ получения ферментативного гидролизата из тибетского молочного гриба и питательная среда на его основе для культивирования лактобактерий».
Впервые доказано положительное воздействие ферментативных гидролизатов из тибетского молочного гриба, каллнзии душистой и молок лососевых рыб на кишечную микрофлору экспериментальных животных, что выражается в увеличение числа лакто- и бнфндобактерий и ингнбнрование роста условно-патогенных микроорганизмов. Определены перспективы их применения в качестве пребнотиков с характерным лактогенным эффектом.
Подтверждено непосредственное влияние всех гидролизатов на биологические свойства лактобактерий. обеспечивающие их антагонистический эффект, активность кнслотообразования, устойчивость к поваренной соли и феноло-устойчивость.
Доказано, что максимальный лактогенный и пребнотическнй эффект наблюдается при использовании ферментативного гндролизата из тибетского молочного гриба.
Теоретическая и практическая значимость исследования. Полученные результаты могут быть использованы для наращивания бакмассы лактобактерий на предприятиях микробиологической промышленности и в лабораторной деятельности микробиолога. По итогам испытания ферментативных гидролизатов нз ТМГ. КД и КТМГМН разработана и утверждена на экспериментально-производственном уровне техническая документация, а также получен акт внедрения ФГТМГ и ФГКД в производство пробиотнков на предприятии «Микромир» совместно с ФГУ «Ставропольская межобластная ветеринарная лаборатория» на базе ОАО «Завод Лактобнотиков» г. Ставрополя.
Научные разраооткн используются в раооте Ставропольского научно-исследовательского противочумного института и научно-образовательного центра «Технологии живых систем, биологические материалы» Ставропольского государственного университета. Материалы диссертационной работы используются в научной деятельности и учебном процессе Ставропольского государственного университета. Ставропольского филиала Московского государственного гуманитарного университета им. М.А. Шолохова, Ставропольской государственной медицинской академии. Северо-Кавказского государственного технического университета (Ставрополь) в качестве дополнений к учебным материалам по дисциплинам «Микробиология», «Биотехнология», «Частная микробиология», «Санитарная микробиология». «Биотехнология, промышленное и хозяйственное использование микроорганизмов».
Результаты изучения влияния ферментативных гндролизатов из тибетского молочного гриба, каллизии душистой и молок лососевых рыб на микрофлору кишечника крыс могут быть использованы прн разработке биологически активных добавок с пребиотнческнм эффектом к пише и корму для животных.
Апробация работы. Основные положения диссертационной работы доложены на четвертой и пятой ежегодной конференции студентов и аспирантов базовых кафедр Южного научного центра РАН (Ростов-на-Дону. 2009; 2010 гг.); на 53-й, 54-й и 55-й научных конференциях «Университетская наука — региону» (Ставрополь, 2008; 2009; 2010 гг.); на X Международной научной конференции «Биологическое разнообразие Кавказа» (Грозный. 2008 г.). Ферментативные гндролнзаты из тибетского молочного гриба, каллизии душистой, а также новая капустная среда и биологически активная кормовая добавка ФГТМГ представлен на VII и VTTJ. Международных специализированных выставках «МИР БИОТЕХНОЛОГИИ 2009, 2010» (Москва) и на Всероссийской выставке научно-технического творчества молодежи (Москва, 2010 г.), где награждены 2 дипломами и 2 золотыми медалями.
Основные положения, выносимые на защиту.
-
Тибетский молочный гриб, каллизия душистая и молоки лососевых рыб являются альтернативным нетрадиционным сырьем хтя получения гндролизатов с физико-химическими свойствами, отвечающими питательным потребностям лакто бактерий.
-
Экспериментально обоснована и разработана технология получения ферментативных гндролизатов из ТМГ, КД, которая обеспечивает высокие качественные показатели и биологическую полноценность за счет содержания аминокислот и небелковых субстанций сухого остатка.
-
Ферментативные гидролнзаты из ТМГ. КД и МЛР целесообразно и экономически эффективно использовать в качестве стимулирующих компонентов новых и адаптированных питательных сред для культивирования лактобактернй.
-
Все полученные гидролнзаты из нетрадиционного природного сырья оказывают в разной степени выраженное пребнотическое действие, в том числе за счет лактогенного эффекта.
Публикации. По материалам диссертации опубликованы 12 печатных работ, в том числе три из них в периодических изданиях из перечня ведущих реиензи-
руемых научных журналов, утвержденных ВАК Министерства образования и науки России и рекомендованных для публикации основных научных результатов диссертации на соискание искомой ученой степени.
Объем п структура диссертации. Диссертация изложена на 160 страницах компьютерного набора, нхтюстрнрована 31 рисунком, 18 таблицами. Работа состоит из введения, обзора литературы, материалов и методов, главы результатов собственных исследований, обсуждения результатов исследования, выводов, практических рекомендаций и приложений. Список использованной литературы содержит 233 источника, в том числе 48 работ зарубежных авторов.
Похожие диссертации на Изучение лактогенных свойств гидролизатов из нетрадиционного сырья природного происхождения в питательных средах и in vivo
![Изучение биологических свойств рекомбинантных штаммов Salmonella Enteritidis, экспрессирующих НВс-антиген вируса В с эукариотического и прокариотического промоторов [Электронный ресурс]](/i/i/4503/199818.png "Изучение биологических свойств рекомбинантных штаммов Salmonella Enteritidis, экспрессирующих НВс-антиген вируса В с эукариотического и прокариотического промоторов [Электронный ресурс] Донин Михаил Васильевич")
