Оптимізація процесів культивування у виробництві пробіотичних препаратів на основі лактобацил

В результаті проведених лабораторних дослідів з’ясовано, що ріст L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 покращується при використанні в якості джерела вуглецю – глюкози, при додаванні в середовище джерел органічного азоту: пептону, сухого молока і цистіну в кількості 0, 1% і екстракту дріжджів в кількості від 0, 1 до 1, 0%, накопичення біомаси культурою посилюється, також, при наявності в середовищі біотину і іонів Fe2+. Ріст L. delbrueckii subsp. bulgaricus – 51 інгібують: екстракт кукурудзи, неорганічні джерела азоту (KNO3, NaNO3, Mg (NO3) 2, NH4Cl, (NH4) 2SO4, NH4NaSO4, іони Co2+ і Zn2+.

Рівень літичної чутливості клітин значно збільшується при лімітуванні вуглецевого субстрату і при збільшенні іонної сили поживного середовища, і досягає значення ступеню лізису клітин первинної культури L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51, одержаної Богдановим (1961).

Розробка виробничого варіанта ферментаційного середовища для L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51

Реалізація основної мети культивування відновленого штаму L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 – створення оптимальних умов для формування і прояву протипухлинної дії дозволила розробити прийнятну технологічну схему, що включає одержання ферментолізатів соєвого борошна і казеїна молока.

Вивчення динаміки розвитку продуцента L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51 на ферментаційних середовищах при проведенні культивування у ферментаційному апараті V=20 л із дотриманням встановлених раніше технологічних параметрів, показало, що найбільш продуктивними для накопичення біомаси були ферментаційні середовища, до складу яких входили ферментолізати соєвого борошна, отримані після обробки комплексом ферментних препаратів (рис. 5).

На середовищах, що містили казеїнові ферментолізати, процеси накопичення біомаси і її якісні характеристики істотно відрізнялися від показників, що досягалися при використанні соєвих ферментолізатів.

Швидкість росту складала в цьому випадку не більш 78%, а накопичення біомаси до 12 години росту досягало тільки 45% від контрольного варіанту. В той же час, інші варіанти ферментаційних середовищ дозволили досягти практично однакового рівня продуктивності з накопичення біомаси.

Найбільш сприяло розвитку культури і швидкому накопиченню біомаси введення до складу ферментаційного середовища комплексного гідролізата соєвого борошна і казеїна після обробки сумішшю протеолітичних ферментів. Встановлено оптимальну тривалість процесу культивування, що у виробничих умовах складає 8-12 годин.

Оцінка чутливості клітин культури (рис. 6), отриманих у різних умовах культивування, показала, що найбільш стійкі до дії лізоциму клітини продуцента формувалися на середовищі MRS.

У два рази більшу чутливість до дії лізоциму виявили клітини, що виросли на комплексних гідролізатах, що містять продукти гідролізу соєвого борошна і казеїна, оброблених сумішшю ферментних препаратів.

Як відомо, амінокислоти є одним із найважливіших елементів живлення, який визначає напрямок розвитку будь-якого організму – від мікроорганізму до людини. Найбільша роль належить так званим незамінним амінокислотам – метіоніну, лейцину, ізолейцину, фенілаланіну, треоніну, триптофану і валіну, що не синтезуються організмом людини і потреба в яких може бути задоволена продуктами харчування, спеціальними добавками або медичними препаратами.

Як вдалося встановити, культуральні рідини штама L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51, отримані в результаті розвитку продуцента на комплексних ферментаційних середовищах, містили в значних кількостях весь спектр незамінних амінокислот (табл. 1).

Так, усі варіанти ферментолізатів забезпечували накопичення гістідіна, що необхідний для запобігання розвитку анемій, дерматитів і тощо.

Культуральні рідини можуть слугувати джерелами лейцина (синдром недостатності: ураження нирок і щитовидної залози, гіпопротеінемія і т. д), фенілаланіна (синдром недостатності: порушення тиреоїдної функції і недостатності мозкової речовини і т. д.), лізіна (синдром недостатності: анемія, міодистрофія, остеопороз і т. д.) (Зайчик, 2000).

Утворення значних кількостей тріптофана забезпечувалося на комплексі гідролізатів казеїна і соєвого борошна після обробки лужною протеазою.

Культуральні рідини містили інші амінокислоти в дещо менших кількостях, але були дефіцитні по тірозіну і частково по гліцину й аргініну. На ферментаційному середовищі, що включає комплекс ферментолізатів, відбувалося істотне збільшення вмісту таких амінокислот як треонін (210%), аланін (196%), глутамін (174%), серін (149%) і лізін (142%).

 

Таблиця 1

Характеристика амінокислотного складу культуральних рідин при вирощуванні L. delbrueckii subsp. bulgaricus 51

Амінокислота Кількість амінокислот, мкг/мл

MRS Казеїн (лужна протеаза) Казеїн (суміш ферм.) Соєве борошно (лужна протеаза) Соєве борошно + (суміш ферм.) Казеїн+

соєве борошно (лужна протеаза) Казеїн+ соєве борошно (суміш ферм.) 

Треонін 3, 4±0. 1 1, 5±0. 1 1, 7±0. 1 2, 5±0. 1 2, 2±0. 1 2, 5±0. 1 2±0, 1

Серін 1, 9±0. 1 0 1, 1±0. 1 1, 0±0. 1 1, 5±0. 1 0 1, 3±0, 1

Глутамінова кислота 3, 3±0. 1 2, 4±0. 1 3, 3±0. 1 3, 3±0. 1 3, 5±0. 1 3, 5±0. 1 3, 3±0, 1

Гліцин 4, 0±0. 2 0 0 0 0, 6±0. 01 0 0

Аланін 8, 0±0. 2 1, 4±0. 1 1, 6±0. 1 2, 8±0. 1 2, 2±0. 1 2, 2±0. 1