Оптимізація процесів культивування у виробництві пробіотичних препаратів на основі лактобацил

 

 

 

 

Дисертація є рукописом.

Робота виконана на кафедрі промислової біотехнології Національного технічного університету України НТУУ “КПІ” Міністерства освіти і науки України

Науковий керівник: кандидат біологічних наук, доцент

Шинкаренко Любов Миколаївна, Національний технічний університет України НТУУ “КПІ”, завідувач кафедри промислової біотехнології

Офіційні опоненти: доктор біологічних наук, Горовий Леонтій Федорович, Інститут клітинної біології і генетичної інженерії НАН України, завідувач лабораторією клітинної біології і біотехнології грибів

кандидат біологічних наук, Рубежняк Ірина Георгіївна, науково-дослідний інститут соціально-економічних проблем міста, провідний науковий співробітник відділу екологічної політики

Провідна установа: Інститут мікробіології та вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України

Захист відбудеться 27 01 2005 р. о 15-30 годині на засіданні спеціалізованої вченої ради Д. 26. 202. 01 при Інституті клітинної біології та генетичної інженерії НАН України за адресою: 03143, Київ-143, вул. Акад. Заболотного, 148.

З дисертацією можна ознайомитися в бібліотеці Інституту клітинної біології та генетичної інженерії НАН України за адресою: 03143, Київ-143, вул. Акад. Заболотного, 148.

Автореферат розісланий 23. 12. 2004 р.

 

 

Актуальність теми. Пробіотичні властивості бактерій родини Lactobacillaceae роду Lactobacillus у даний час широко використовуються як регулятори стану нормальної мікрофлори шлунково-кишкового тракту в птахівництві, тваринництві і медицині (Львова, 2000; Haller, Colbus, 2001). Препарати лактобактерій позитивно впливають на стан здоров'я людини і тварин, пригнічуючи розмноження умовно патогенних і патогенних мікроорганізмів.

Аналіз потенційних оздоровчих властивостей пробіотичних культур свідчить про те, що вони, у парадигмі сучасної превентивної медицини, здатні виконувати для макроорганізму значно ширшу роль, ніж тільки коректорів нормофлори. Їм також притаманна роль медіаторів, що, досягаючи призначення в тканинах, органах або системах органів хазяїна, прямо або опосередковано взаємодіють з відповідними рецепторами чи структурами, ферментативними системами. Наслідком такої взаємодії є позитивні для макроорганізму зміни в його біохімічних реакціях або фізіологічних функціях. При цьому медіаторами виступають структурні компоненти пробіотичної клітки або продукти метаболітичної діяльності пробіотичних штамів, які, по Б. А. Шендерову, можна розглядати як мініатюрні біотехнологічні комплекси, що створюють різноманітні біологічні речовини – медіатори (Шендеров, 2001).

Використання в якості лікарських засобів і харчових добавок-препаратів, що містять живі клітки деяких бактерій роду Lactobacillus, є актуальним і перспективним з точки зору як профілактики і лікування дисбактеріозів при порушенні балансу нормальної мікрофлори, так і створення препаратів, що підтримують захисні сили організму (Saarela et al., 2001).

Серед різних представників екзогенної мікрофлори бактерії роду Lactobacillus характеризуються рядом переваг, що дозволяють вважати їх найбільш ефективними у виробництві нових біопрепаратів (Підгорський, Коваленко, 2004; Заболотний, Шинкаренко, та ін, 2004). Це, насамперед, високий рівень безпеки для макроорганізму; можливість спрямованої селекції штамів, біологічна, в тому числі антагоністична активність яких більш виражена і виявляється по відношенню до ширшого спектра патогенних і умовно патогенних мікроорганізмів, ніж у інших представників екзогенної й ендогенної мікрофлори; висока ферментативна активність молочнокислих бактерій, що дозволяє істотно стимулювати і регулювати травлення, здійснювати імуномодулюючу, протиалергенну та антитоксичну дію на організм людини; технологічність у великомасштабному виробництві та екологічна безпека (Vaughan, 2002).

Ряд виявлених в останні роки біологічних властивостей лактобактерій є також надзвичайно перспективними для вивчення можливості впливу цих мікроорганізмів і на процеси канцерогенезу (Report of the Joint FAO/WHO, 2001).

Механізми онкопротекторної дії пробіотиків на основі Lactobacillus вивчені вкрай недостатньо. Мало вивчені і механізми взаємодії кліток пробіотичного препарату і макроорганізму. Однак, реалізація цього феномену, безумовно, представляє науковий інтерес і є надзвичайно актуальною для сучасної профілактичної медицини, так і мікробної біотехнології.

Крім того, на сьогоднішній день недостатньо теоретично обґрунтованим і розробленим в науковому і практичному плані є і уявлення про умови оптимального промислового культивування лактобактерій і проблеми керування біосинтетичними процесами з метою підвищення та закріплення оздоровчих і лікувальних властивостей молочнокислих бактерій.

Встановлення кількісних параметрів вуглецевого й азотного харчування, а також з'ясування умов, що впливають на формування метаболітного пулу клітини, який реалізується в терапевтичних властивостях готових продуктів, розроблених на їх основі препаратів, дозволить підвищити ефективність процесів одержання біомаси з високою біологічною активністю. Це, у свою чергу, забезпечить розширення можливостей виявлення та реалізації цінних біологічних властивостей молочнокислих бактерій.

Зв’язок роботи з науковими програмами, планами, темами. Дисертаційна робота виконувалась в рамках фундаментальних науково-дослідних робіт кафедри промислової біотехнології: №8189-01-2001 “Розробка технології нового пробіотичного препарату для отоларингології” (№ державної реєстрації 0101U004427) ; №М/454-2003 “Розробка технологій нових пробіотиків, імунокоректорів, ад’ювантів” (№ державної реєстрації 0103U007799) ; №4-02 “Оптимізація технологій отримання субстанцій для нового вітчизняного препарату “Бластен” (№ державної реєстрації 0101U006113), а також в рамках договору про науково-технічне співробітництво ДП “ЕНЗІМ” і ФБТ НТУУ “КПІ” від 15. 03. 2003 р.

Мета і задачі дослідження. Метою роботи є розробка оптимальних технологічних умов культивування мікроорганізмів роду Lactobacillus