Оптимізація процесів культивування у виробництві пробіотичних препаратів на основі лактобацил

В зв’язку з цим необхідно було вирішити такі основні задачі:

- визначення впливу складу поживного середовища і умов культивування на накопичення біомаси, на динаміку розвитку і лізуємість клітин молочнокислих бактерій;

- дослідження впливу зміни складу поживних середовищ і умов культивування на стабільність деяких біологічних властивостей лактобактерій;

- вивчення чутливості кліток лактобактерій до дії лізуючих ферментів в залежності від умов культивування;

- розробка технологічних рекомендацій для створення препаратів-пробіотиків цільового призначення і препаратів супроводження при антибіотикотерапії, хіміотерапії тощо.

Об’єкт дослідження – Оптимізація процесів культивування у виробництві пробіотичних препаратів на основі лактобацил.

Предмет дослідження – технологічні режими та умови культивування лактобактерій у виробництві біопрепаратів на їх основі.

Методи дослідження – традиційні, спеціальні мікробіологічні, стандартні біохімічні, імунологічні, біологічні, фізико-хімічні методи для визначення основних показників біосинтезу – концентрації біомаси, pH, вмісту білка, сухих речовин, амінного азоту, амінокислот, редукуючих речовин та показників біологічних властивостей.

Наукова новизна роботи. Вперше проведено комплексне вивчення впливу основних технологічних параметрів та умов культивування виробничих штамів лактобактерій на накопичення біомаси, лізуємість клітин та рівень прояву антагоністичної, онкопротекторної і імуномодулюючої активності вихідної субстанції для наступного використання для отримання препаратів з широким спектром терапевтичної активності готових препаратів.

Вперше визначена можливість проведення керованого біосинтезу для одержання у виробничих умовах біомаси молочнокислих бактерій з переважно заданими властивостями – поряд з антибіотичною дією показана можливість зміни рівня онкопротекторної і імуномодулюючої активності. Продемонстрований високий рівень індивідуальної мінливості клітин продуцентів, показана необхідність розширення критеріїв для відбору культур-претендентів для віднесення їх до пробіотичних штамів. Запропонована додаткова характеристика чутливості клітин до дії літичних ферментів як один з показників стабільності властивостей пробіотичної культури.

Показана залежність чутливості клітин до дії літичного ферментного комплексу і лізоциму від умов культивування – складу ферментаційного середовища і ряду технологічних параметрів.

Показана різнонаправленість регулювання процесів накопичення біомаси, формування антагоністичного комплексу і імуномодулюючого потенціалу продуценту.

Практичне значення одержаних результатів. Проведена селекційна робота щодо відновлення виробничого штаму L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 і одержаний варіант L. delbrueckii subsp. bulgaricus 86 з унікальним рівнем імуномодулюючої і онкопротекторної активності, а також широким спектром антагоністичної дії.

На основі вивчення і систематизації експериментального матеріалу удосконалена технологія культивування продуцентів з метою максимального накопичення активної біомаси у виробничих умовах.

Розроблені технологічні рекомендації отримання клітинної маси з високою біологічною активністю, яка може бути застосована для удосконалення промислової технології вирощування лактобацил у виробництві біопрепаратів-пробіотиків для медицини, ветеринарії, косметики з метою одержання різних пробіотичних і сімбіотичних препаратів і продуктів для позитивного впливу на стан здоров’я людини і тварин.

Показано, що при призначенні пробіотичних препаратів необхідно враховувати ряд індивідуальних показників стану здоров’я пацієнта, які можуть впливати на прояв життєздатності пробіотичних клітин і реалізацію їх терапевтичних властивостей.

Особистий внесок здобувача полягає в розробці завдань досліджень, проведенні всіх основних експериментів і дослідів, їх обробці та інтерпретації, аналізі літератури, підготовці та написанні наукових статей. Спільно з науковим керівником розроблено напрямок та концепцію досліджень, основні ідеї роботи, структуру дисертаційної роботи, проведено вибір об'єктів і методів дослідження.

Більша частина мікробіологічних та біотехнологічних експериментів виконана особисто автором.

Апробація роботи. Основні положення дисертаційної роботи були викладені і обговорювались на I Всеукраїнській науково-практичній конференції студентів, аспірантів та молодих учених (10-11 лютого 2002 р., м. Київ), III Міжнародній науково-практичній конференції “Медицина. Фармація. Біотехнологія” (21-23 травня 2003 року, м. Харків), II Міжнародній науково-практичній конференції “Динаміка наукових досліджень’ 2003” (20-27 жовтня 2003 року, м. Дніпропетровськ), Міжнародній науково-практичній конференції “Пробіотики-XXI століття. Біологія. Медицина. Практика” (20-22 травня 2004 року, м. Тернопіль).

Публікації. Основні результати дисертаційної роботи були викладені у 5 статтях та 5 тезах доповідей, відображені в нормативно-технічній документації (ТР) на виробництво біомаси L. delbrueckii subsp. bulgaricus.

Структура та обсяг дисертації. Робота викладена на 122 сторінках машинописного тексту і складається з вступу, чотирьох розділів, висновків, списку використаної літератури і додатків.

Дисертація містить 27 таблиць, проілюстрована 29 рисунками.

Список використаної літератури містить 193 джерела, в тому числі 147 – іноземних.

Матеріали та методи досліджень

В роботі використані штами бактерій роду Lactobacillus (L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 і L. delbrueckii subsp. bulgaricus 86, які знаходяться в музеї культур мікроорганізмів кафедри промислової біотехнології факультету біотехнології і біотехніки НТУУ “КПІ”. Штам L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 був одержаний для проведення науково-дослідницьких та дослідно-промислових робіт від ДП “ЕНЗІМ”.

Для порівняння використовувались культури, отримані з міжнародних і приватних колекцій мікроорганізмів, а також з музею культур Інституту мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України. Для визначення антагоністичної активності використовувались штами Staphylococcus aureus УКМ В 4001 (АТСС 65388) і Escherichia coli УКМ В-906 (АТСС 25922).

У зв’язку із задачею досліджень більшість експериментів проводилось на першому етапі в умовах лабораторії з використанням для культивування колб (V=0, 75л) і в дослідно-промислових умовах з використанням ферментаційного